DE102010045364A1

DE102010045364A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen

Info

Publication number: DE102010045364A1
Application number: DE102010045364A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mohr; Björn ROßBERGER
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15
Also published as: US20120169995A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung zur Erzeugung einer Farb-Fundusaufnahme. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Auge mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen beleuchtet, das von Teilen des Auges reflektierte Licht von mindestens einem Sensor aufgenommen und an eine Steuereinheit weitergeleitet. Dabei werden mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und ein Dunkelbild des Fundus von mindestens einem Sensor aufgenommen. Nach der Aktivierung eines spektralselektiven, optischen Elementes wird vom Sensor bei weißer Beleuchtung eine Farbintensitätsverteilung des Fundus aufgenommen. Die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen werden von der Steuereinheit zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei dabei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen. Die erfindungsgemäße Lösung ist zur Beobachtung, Dokumentation und/oder Diagnose des Fundus eines Auges vorgesehen. Kann jedoch auch mit ophthalmologischen Systemen durchgeführt werden, die auf dem Prinzip der optischen Kohärenz und/oder der konfokalen Abbildung basieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Aufnahmen des Fundus eines Auges für eine spätere Diagnose durch Auswertung farbiger, hochaufgelöster Aufnahmen des Fundus.
Während sich nach dem bekannten Stand der Technik für Aufnahmen der gesamten Augenstrukturen beispielsweise Spaltlampen oder Laser-Scanning-Ophthalmoskope verwendet werden, haben sich zur Aufnahme des Fundus Funduskameras durchgesetzt.
Eine Funduskamera kann eine präzise Aufnahme des Augenhintergrundes aufnehmen und dabei insbesondere die Netzhaut, die Blutgefäße, den Sehnerv und die Aderhaut darstellen. Sie dient der Diagnostik und der Verfolgung von Krankheitsverläufen. Üblicherweise muss bei Nutzung einer Funduskamera die Pupille des Patienten medikamentös erweitert werden. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei Beleuchtung des Augenhintergrundes mittels Infrarot-Licht (unsichtbar) keine Pupillenreaktion des Patienten eintritt und somit in einem abgedunkelten Raum eine Erweiterung der Pupille ohne Medikamentengabe eintritt. Dieses Prinzip wird bei den sogenannten „Non Mydriatic”-Funduskameras ausgenutzt. Wenn die Pupille ausreichend weit geöffnet ist, wird das Auge kurzzeitig mit weißem (sichtbaren) Licht beleuchtet um ein Bild des Augenhintergrundes aufzunehmen. Bei einer „Non Mydriatic”-Funduskamera wird prinzipbedingt im Infrarot-Licht beobachtet und im weißen Licht mit kürzerer Wellenlänge das Ergebnisbild aufgenommen. Die Auflösung einer typischen „Non Mydriatic”-Funduskamera beträgt bei 45°-Aufnahmen etwa 5 Millionen Pixel (5 MPixel).
Zur Erzeugung von Farbaufnahmen werden hierbei in der Regel hochauflösende CCD-Farbsensoren bei einer breitbandigen Beleuchtung, beispielsweise durch Xenon-Blitzlampen verwendet.
CCD-Sensoren (charge-coupled device) sind lichtempfindlich und geben ein zur eingestrahlten Lichtmenge proportionales Signal aus. Sie bestehen meistens aus einer Matrix mit lichtempfindlichen Fotodioden, die Pixel genannt werden. Je größer die Fläche der Pixel, desto höher ist deren Lichtempfindlichkeit und der Dynamikumfang des CCD-Sensors, aber desto kleiner ist bei gleicher Sensorgröße deren Bildauflösung. Die lichtempfindlichen Elemente der meisten CCD-Sensoren sind für den gesamten Bereich des sichtbaren Lichts und das nahe Infrarotlicht empfindlich und liefern ohne zusätzliche Maßnahmen nur Grauwerte.
Damit CCD-Sensoren ein der eingestrahlten Lichtmenge proportionales und wellenlängenabhängiges Signal liefern können, verfügen diese über eine entsprechende Anordnung von optischen Filterelementen vor den einzelnen Pixeln. Nach dem Stand der Technik haben sich beispielsweise sogenannte Bayer-Muster durchgesetzt, die aus einer symmetrischen Anordnung eines roten, eines blauen sowie zweier grüner optischer Filter bestehen.
Weiterhin werden auch CMOS-Sensoren zur Erzeugung von Fundusaufnahmen eingesetzt. CMOS-Sensoren sind zwar vor allem preiswerter, jedoch nicht so lichtempfindlich wie CCD-Sensoren und weisen zumeist deutliche Inhomogenitäten in der Empfindlichkeit der Pixel auf.
Die Auflösung des Farbsensors wird durch das Bayer-Muster reduziert, da für die RGB-Information der Farbaufnahme 4 Pixel des Bayer-Musters zu einem Farbpixel zusammengefasst werden. Die bei ophthalmologischen Anwendungen typische Bildauflösung eines Sensors von 5 bis 8 Millionen Pixel reduziert sich somit für einen Farbsensor mit Bayer-Muster auf effektiv 1,25 bis 2 Millionen Pixel. Diese Verringerung der Auflösung der Farbsensoren erschwert zusätzlich die Erzeugung hochaufgelöster Farbaufnahmen der Retina und somit auch eine exakte Diagnose.
Eine Erhöhung der Auflösung ist nach dem Stand der Technik beispielsweise durch Interpolationsverfahren möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Erhöhung der Anzahl der durch Zusammenfassung von 4 Pixel des Bayer-Musters entstandenen Farbpixel nur theoretisch zu einer höheren Auflösungen führt, da in der Praxis keine deutliche Steigerung der Auflösung zu verzeichnen war.
Eine andere Art der Steigerung der Auflösung von Farbsensoren wäre durch die Verwendung von Sensoren mit sehr hohen Pixelzahlen im Bereich von 10 bis 15 Millionen Pixeln zu sehen. Da die Beobachtungspupille im Auge mit einem Durchmesser von typisch 1,0 bis 1,5 mm die Auflösung durch Beugung begrenzt, macht auch dies bei ophthalmologischen Anwendungen wenig Sinn.
Wird bei ophthalmologischen Anwendungen beispielsweise ein Sensor mit einer Detektorfläche von etwa 10 × 10 mm verwendet, ergibt sich bei einer grob geschätzten Abbildung von 1:1 eine beugungsbegrenzte Abbildung von etwa 5 μm auf der Sensorfläche, so dass Auflösungen größer 2000×2000 Pixel keinen Sinn machen, zumal mit kleiner werdenden Pixelabmessungen die Empfindlichkeit deutlich abnimmt.
Nach dem Stand der Technik sind Systeme und Verfahren zur Dokumentation eines Auges mit einer verbesserten Empfindlichkeit bekannt. Dafür nutzen derartige Systeme eine schmalbandige Strahlungsquelle in Verbindung mit einem hoch empfindlichen Schwarz-Weiß-Sensor, dessen Bildauflösung im Bereich von 1,5 bis 5 Millionen Pixeln pro Aufnahme liegt. Mit diesem System werden nacheinander drei monochrome Aufnahmen des Fundus bzw. der vorderen Augenabschnitte, bei denen jeweils ein (rotes, blaues bzw. grünes) Farbfilter vor den Sensor geschwenkt wird. Diese drei monochromatischen Einzelbilder lassen sich zu einem Gesamt-Farbbild kombinieren.
Die in der DE 10 2005 034 332 A1 beschriebene Lösung dient der Beobachtung, Dokumentation und/oder Diagnose des Augenhintergrundes und basiert ebenfalls auf einer multispektralen, sequentiellen Beleuchtung. Auch hier werden monochrome Einzelbilder einer Wellenlänge nach einer pixelgenauen Überlagerung gemittelt und mit den gemittelten, monochromen Bildern anderer Wellenlängen zu einem resultierenden RGB-Bild verschmolzen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei dieser Lösung die Auflösung des resultierenden Bildes erheblich vergrößert werden, indem n², gegeneinander jeweils in der x- und unabhängig in der y-Richtung um den n-ten Teil eines Pixels verschobene Bilder auf, die in ein n-mal so großes Bildfeld pixelweise eingeschrieben, d. h. ineinander geschachtelt werden. Das in jeder Richtung n-mal so große, volle Bildfeld wird danach im Fourierraum mit einem Korrekturbild entfaltet und zurück transformiert, so dass ein Bild mit n-facher Auflösung entsteht.
Ein wesentlicher Nachteil solcher sequentieller Verfahrens besteht darin, dass die monochromatischen Aufnahmen durch einen Algorithmus zu einem Farbbild zusammengeführt bzw. überlagert werden. Nach bekanntem Stand der Technik werden dazu Merkmale extrahiert, die übereinstimmend in allen Aufnahmen vorhanden sind. Dies erfordert eine rechenintensive Bildnachbearbeitung die z. T. fehleranfällig ist, da oftmals die Merkmale nicht exakt reproduzierbar vorhanden sind. Darunter leidet sowohl die Auflösung als auch die Bildqualität.
Ein weiterer Nachteil eines solchen Verfahrens besteht in der relativ langen Aufnahmezeit einer solchen Sequenz von drei monochromen Aufnahmen. Für die Filterung der Strahlung der Blitzlampe kommen in der Regel Farbfilter zum Einsatz, die motorisch bewegt werden, wobei die Filterbewegung etwa 25 bis 50 ms dauert. Das Auslesen eines Bildes aus dem elektronischen Sensor dauert je nach Auflösung etwa 20 bis 70 ms. Somit sind für die Aufnahmen einer kompletten RGB-Sequenz mit Filterwechsel und der Umschaltung aus dem IR-Vorschaumodus in den Dokumentationsmodus bei einer Auflösung von 5 Millionen Pixeln etwa 400 ms zu veranschlagen. Da sich die Iris bei starken optischen Reizen bereits nach etwa 120 bis 180 ms schließt, sind Aufnahme-Sequenzen mit einem Zeitrahmen von ca. 400 ms damit nur in mydriatischen Anwendung möglich. Dies stellt einen wesentlichen Nachteil dar. Zu diesem Zeitrahmen von ca. 400 ms kommt noch die für die rechenintensive Bildnachbearbeitung und Kombination der drei monochromen Bilder erforderliche Zeit, die je nach Bildinhalt zusätzlich zwischen mehreren Sekunden bis hin zu Minuten beträgt.
Eine Multipixel Color Funduskamera wird in der noch nicht veröffentlichten Schrift DE 10 2009 043 749.5 beschrieben. Bei dem Verfahren zur Erzeugung hochqualitativer Aufnahmen der Retina, Teilen der Retina oder auch der vorderen Augenabschnitte wird das Auge mit infrarotem und monochromem Licht definierter Wellenlängen beleuchtet und das von Teilen des Auges reflektierte, infrarote und monochrome Licht von mindestens einem Sensor aufgenommen und zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung an eine Steuereinheit weitergeleitet. Hierbei werden mindestens zwei, bei infraroter und monochromer Beleuchtung einer definierter Wellenlängen gleichzeitig bzw. unmittelbar hintereinander aufgenommen Bildpaare an die Steuereinheit weitergeleitet. Aus den bei infraroter Beleuchtung aufgenommenen Bilder aller Bildpaare wird von der Steuereinheit eine mögliche Pixelverschiebung zwischen den aufgenommenen Bildpaaren ermittelt und danach die bei monochromer Beleuchtung mit definierten Wellenlängen aufgenommenen Bilder aller Bildpaare pixelgenau zu einem Gesamtbild kombiniert.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird eine Lösung zur Erzeugung hochaufgelöster Farb-Bildes der Retina, Teilen der Retina oder auch der vorderen Augenabschnitte zur Verfügung gestellt, die in ihrer Auflösung nur durch die Augenpupille beugungsbegrenzt wird. Das vorgeschlagene Verfahren erzeugt nur äußerst geringe Strahlungsbelastungen am Patientenauge und erfordert keine rechenintensiven Nachbearbeitungen. Nachteilig wirkt sich allerdings aus, dass sich störende Einflüsse der Messanordnung, wie beispielsweise das Rauschen des Bildaufnahmesensors nach wie vor negativ auf die Messergebnisse auswirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik beseitigt und mit der bei geringer Strahlungsbelastung des Patientenauges Fundusaufnahmen mit höherer Auflösung und Dynamik, sowie verbesserter Bildschärfe und vermindertem Rauschen realisierbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Aufgabe wir durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen, bei dem das Auge mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen beleuchtet, das von Teilen des Auges reflektierte Licht von mindestens einem Sensor aufgenommen und zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung an eine Steuereinheit weitergeleitet wird, dadurch gelöst, dass mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und danach ein Dunkelbild des Fundus von mindestens einem Sensor aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet werden, dass nach der Aktivierung eines spektralselektiven, optischen Elementes vom Sensor bei weißer Beleuchtung eine Farbintensitätsverteilung des Fundus aufgenommen und ebenfalls an die Steuereinheit weitergeleitet wird und dass die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen von der Steuereinheit zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert werden, wobei dabei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen besteht aus einer Lichtquelle zu Beleuchtung eines Auges mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen, mindestens einem Sensor zum Aufnehmen, des von Teilen des Auges reflektierte Licht und einer Steuereinheit zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung der vom Sensor übermittelten Aufnahmen des Fundus. Dazu ist der Sensor so ausgebildet, dass er mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und danach ein Dunkelbild des Fundus aufnehmen und an die Steuereinheit weiterleiten kann. Zur Aufnahme einer Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung ist vor dem Sensor ein aktivierbares spektralselektives, optisches Element vorhanden. Die Steuereinheit ist in der Lage die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu kombinieren, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist zur Beobachtung, Dokumentation und/oder Diagnose des Fundus eines Auges vorgesehen, wobei die Diagnose durch Auswertung farbiger, hochaufgelöster Aufnahmen der Retina oder Teilen der Retina erfolgt.
Prinzipiell kann das vorgeschlagene Verfahren auch mit ophthalmologischen Systemen durchgeführt werden, die auf dem Prinzip der optischen Kohärenz und/oder der konfokalen Abbildung basieren, so dass die Kombination der gescannten Teilbereiche zu einer Gesamtaufnahme erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen wird das Auge mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen beleuchtet, das von Teilen des Auges reflektierte Licht von mindestens einem Sensor aufgenommen und zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung an eine Steuereinheit weitergeleitet. Dabei werden mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und danach ein Dunkelbild des Fundus von mindestens einem Sensor aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet. Nach dem Aktivieren eines spektralselektiven, optischen Elementes wird vom Sensor bei weißer Beleuchtung eine Farbintensitätsverteilung des Fundus aufgenommen und ebenfalls an die Steuereinheit weitergeleitet. Von der Steuereinheit werden die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Während das Dunkelbild das Rauschen des Sensors beschreibt und bei der Kombination der mindestens drei monochromatischen Aufnahmen berücksichtigt wird, dient die Farbintensitätsverteilung als Vorgabe für die Farbzusammensetzung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme.
Dazu wird die Farbzusammensetzung des resultierenden Farb-Fundusbildes an die Farbintensitätsverteilung angepasst, so dass dessen Dynamik wesentlich verbessert wird.
Die Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen erfolgt somit durch die Kombination mehrerer, sequentiell aufgenommener Aufnahmen des Fundus, wobei unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse zur Anwendung kommen. Im Detail werden fünf Aufnahmen, drei monochromatische und ein Dunkelbild des Fundus und abschließend eine Farbintensitätsverteilung realisiert.
Bevorzugt kann das spektralselektive, optische Element durch Einschwenken vor den Sensor in den Strahlengang aktiviert werden.
Zur Beleuchtung des Auges wird hierbei bevorzugt Hochleistungs-LEDs oder eine Xenon-Blitzlampe mit entsprechenden optischen Filtern verwendet, deren Lichtpulse Längen von 200 bis 500 μs aufweisen.
Durch diese sehr kurzen Lichtpulse können ungewollte Augenbewegungen weitgehend vermieden werden, so dass eine Bewegungsunschärfe in den Aufnahmen nicht auftritt. Das Schließen der Pupille des Patientenauges kann somit während der Aufnahmezeit der ersten vier Aufnahmen nahezu ausgeschlossen werden.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden von dem vorhandenen, hochauflösenden Sensor drei monochromatische Aufnahmen angefertigt. Die monochromatische Beleuchtung erfolgt mit jeweils einer der Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung des Auges. Vorteilhaft sollte daher zunächst eine Aufnahme im roten Bereich, mit der geringsten Reizung erfolgen. Nachdem eine Aufnahme im blauen Bereich, bei relativ geringer Reizung erfolgte, wird abschließend eine Aufnahme im grünen Bereich gemacht, bei der das Auge am empfindlichsten ist und eine maximale Reizung erfolgt. Die Aufnahme der drei monochromatischen des Fundus erfolgt somit innerhalb einer Zeit von maximal 140 ms.
Die Farbintensitätsverteilung wird vorteilhaft ermittelt indem ein Fundusbild bei weißer Beleuchtung angefertigt wird. Dazu wird vor dem Sensor ein spektralselektives, optisches Element in den Strahlengang eingeschwenkt. Das vom Fundus reflektierte Licht wird von dem spektralselektiven, optischen Element spektral in mindestens drei Kanäle zerlegt und auf drei unterschiedliche Sektoren des Sensors fokussiert. Der Sensor ist deshalb in der Lage, Farbintensitätswerte sektorweise auszulesen und an die Steuereinheit weiterzuleiten. Analog zu den bei monochromatischer Beleuchtung aufgenommenen Aufnahmen des Fundus erfolgt die spektralselektive Aufspaltung in die drei Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”.
Als spektralselektives, optisches Element können sowohl optische Gitter als auch diffraktive optische Elemente oder Prismen zum Einsatz kommen.
Zum Beispiel wird im Anschluss noch ein Dunkelbild des Fundus, d. h. eine Aufnahme ohne Beleuchtung aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet. Von der Steuereinheit werden die drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden von dem vorhandenen, hochauflösenden Sensor vier monochromatische Aufnahmen angefertigt. Dadurch kann sowohl der Farbraum, als auch die Auflösung (bei Sub-Pixel Interpolation) weiter zu verbessert werden. Ein mögliches Farbmodell für vier Farben wäre des CMYG-Modell, mit den Farben: „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”. Vorteilhaft erfolgen die vier Aufnahmen auch hier in der Reihenfolge der geringsten Reizung aufgenommen werden Die Farbintensitätsverteilung wird auch hier durch ein Fundusbild bei weißer Beleuchtung angefertigt, wobei das vom Fundus reflektierte Licht von dem spektralselektiven, optischen Element spektral in die vier Kanäle zerlegt und auf vier unterschiedliche Sektoren des Sensors fokussiert wird. Analog zur ersten Ausgestaltung erfolgt die spektralselektive Aufspaltung in die vier Wellenlängen „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”.
Auch hier wird zum Beispiel im Anschluss ein Dunkelbild des Fundus, d. h. eine Aufnahme ohne Beleuchtung aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet. Von der Steuereinheit werden die vier monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können auftretende Farblängsfehler durch einen wellenlängenspezifischen Fokusshift ausgeglichen werden, indem für jede Wellenlänge der Fokus individuell angepasst wird. Somit kann für alle monochromatischen Aufnahmen der Fokus individuell angepasst werden, so dass die Aufnahmen über eine konstant sehr gute Bildschärfe verfügen. Der Fokusshift wird bevorzugt bei mechanisch bewegten Objektiven angewendet.
Eine vierte vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Filtercharakteristiken der verwendeten Filter an einen Farb-Sensor angepasst werden, damit die prinzipielle Farbzusammensetzung der einer typischen Farbaufnahme entspricht. Die von der Steuereinheit aus den monochromatischen Aufnahmen erzeugte resultierende Farb-Fundusaufnahme verfügt somit über eine vergleichbare Farbqualität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Aufnahme des von Teilen des Auges reflektierten Lichtes mehr als nur ein Sensor verwendet. Im Einzelnen wird die Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung von einem zweiten Sensor aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet wird.
Dabei kann als zweiter Sensor entweder eine entsprechende Anzahl von Einzeldetektoren oder aber ein Farb-Sensor Verwendung finden.
Bei der Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Einzeldetektoren muss das von Teilen des Auges reflektierte Licht ebenfalls durch ein spektralselektives, optisches Element entsprechend aufgespalten und auf die Einzeldetektoren fokussiert werden. Dementsprechend ist zur Aufnahme der Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung vor die Einzeldetektoren ein spektralselektives, optisches Element einzuschwenken. Als Einzeldetektoren kommen hierbei im einfachsten Fall Fotodioden zur Anwendung.
Im Gegensatz dazu genügt es bei der Verwendung eines Farb-Sensors als zweiten Sensor statt eines spektralselektiven, optischen Elementes ein Spiegelelement einzuschwenken. Von diesem wird das von Teilen des Auges reflektierte Licht auf den gesamten Farb-Sensors abgebildet, der eine Farbaufnahme des Fundus realisiert. Der verwendete Farb-Sensor ist vorzugsweise vom CCD-Typ.
Unabhängig von der Anzahl und Art der verwendeten Sensoren werden von der Steuereinheit die monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Allerdings wird die Farbzusammensetzung bei der Verwendung eines Farb-Sensors nicht durch eine Farbintensitätsverteilung, sondern durch eine einfache Farbaufnahme des Fundus bei weißer Beleuchtung realisiert. Dementsprechend wird das resultierende Farb-Fundusbildes an das Farb-Histogramm dieser Farbaufnahme angepasst. Die Dynamik des resultierenden Farb-Fundusbildes wird dadurch wesentlich verbessert.
In einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die monochromatischen Aufnahmen bei ausgesteuertem Sensor aufgenommen, um ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis und eine hohe dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu gewährleisten. Dabei sollte der Pegel der Aussteuerung der Einzelaufnahmen bei ca. 70% liegen. Damit erhält man für jede monochromatische Aufnahme ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis. Mittels der bekannten Farbzusammensetzung des Farbsensors ermittelt dann die Steuereinheit eine farbige Fundsaufnahme mit einem optimalen Signal-Rausch Verhältnis und einer sehr hohen dynamische Auflösung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Dauer und Intensität des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme erfasst, ein Maß für die emittierte optische Energie ermittelt, jeder Aufnahme zugeordnet und an die Steuereinheit weitergeleitet. Alternativ kann die Energie der jeweiligen monochromatischen Aufnahmen gemessen werden. Dadurch ist es möglich die für die monochromatische Beleuchtung jeweils voreingestellte Intensität bzw. Energie zu kontrollieren und auch typ- oder altersbedingte Schwankungen der Strahlungsquellen individuell zu bestimmen, um die Reproduzierbarkeit bezüglich Helligkeit und Farbzusammensetzung weiter zu verbessern. Typ- oder altersbedingte Intensitätsschwankungen der Strahlungsquelle können beispielsweise den Vergleich von Fundusaufnahmen erschweren oder gar unmöglich machen.
Weiterhin können die Werte der (tatsächlich) emittierten optischen Energie von der Steuereinheit bei der Kombination der monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme, insbesondere bei der Korrektur der Farbzusammensetzung zusätzlich berücksichtigt werden. Dadurch kann neben der Farbtreue, auch das Signal-Rausch-Verhältnis und die dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme weiter verbessert werden.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Werte der emittierten optischen Energie sowohl zur Analyse der Beleuchtung als auch zur Erzeugung einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Auflösung der von der Steuereinheit aus den monochromatischen Aufnahmen kombinierten, resultierenden Farb-Fundusaufnahme durch Sub-Pixel-Interpolation weiter erhöht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist darin zu sehen, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Funduskamera Verwendung findet.
So ist beispielsweise die Funduskamera „VISUCAM” der Carl Zeiss Meditec AG anwendbar, die dafür mit einer Xenon-Blitzlampe mit entsprechenden Filtern und der erforderlichen Software für die Steuereinheit ausgerüstet werden muss, da ein elektronischer Sensor der im monochromatischen als auch im Farbmodus arbeitet, in der Regel bereits vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen besteht aus einer Lichtquelle zu Beleuchtung eines Auges mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen, mindestens einem Sensor zum Aufnehmen, des von Teilen des Auges reflektierte Licht und einer Steuereinheit zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung der vom Sensor übermittelten Aufnahmen des Fundus. Dabei ist der Sensor so ausgebildet, dass er mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und danach ein Dunkelbild des Fundus aufnehmen und an die Steuereinheit weiterleiten kann. Vor dem Sensor ist ein aktivierbares spektralselektives, optisches Element zur Aufnahme einer Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung vorhanden. Außerdem ist die Steuereinheit in der Lage ist die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu kombinieren, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Während das Dunkelbild das Rauschen des Sensors beschreibt und bei der Kombination der mindestens drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Fundusaufnahme berücksichtigt wird, dient die Farbintensitätsverteilung als Vorgabe für die Farbzusammensetzung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme. Dazu wird die Farbzusammensetzung des resultierenden Farb-Fundusbildes an die Farbintensitätsverteilung angepasst, so dass dessen Dynamik wesentlich verbessert wird.
Die Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen erfolgt somit durch die Kombination mehrerer, sequentiell aufgenommener Aufnahmen des Fundus, wobei unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse zur Anwendung kommen. Im Detail werden fünf Aufnahmen, drei monochromatische und ein Dunkelbild des Fundus und abschließend eine Farbintensitätsverteilung realisiert.
Bevorzugt ist das aktivierbare, spektralselektive optische Element ein schwenkbares optisches Gitter, Prisma oder diffraktives, optisches Element.
Die Lichtquelle zur Beleuchtung des Auges ist hierbei Hochleistungs-LEDs oder eine Xenon-Blitzlampe mit Lichtpulslängen von 200 bis 500 μs, die über entsprechende optische Filter verfügt.
Durch diese sehr kurzen Lichtpulse können ungewollte Augenbewegungen weitgehend vermieden werden, so dass eine Bewegungsunschärfe in den Aufnahmen nicht auftritt. Das Schließen der Pupille des Patientenauges kann somit während der Aufnahmezeit der ersten vier Aufnahmen nahezu ausgeschlossen werden.
Die Lichtquelle ist so ausgebildet, dass Lichtpulse mit jeweils einer der Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung sowie einem „kompletten” Spektrum ausgesendet werden können. Für die monochromatische Beleuchtung mit jeweils einer der Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau” werden die entsprechenden Filter in den Strahlengang ein- und wieder ausgeschwenkt. Die Reihenfolge der Einzelfarben erfolgt vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung des Auges. Vorteilhaft sollte daher zunächst eine Aufnahme im roten Bereich, mit der geringsten Reizung erfolgen. Nachdem eine Aufnahme im blauen Bereich, bei relativ geringer Reizung erfolgte, wird abschließend eine Aufnahme im grünen Bereich gemacht, bei der das Auge am empfindlichsten ist und eine maximale Reizung erfolgt.
Außerdem ist der Sensor so ausgebildet, dass die monochromatischen Aufnahmen sowie die Aufnahme der Farbintensitätsverteilung des Fundus innerhalb einer Zeit von maximal 140 ms aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet werden können.
Durch diese sehr kurze Zeitspanne können ungewollte Augenbewegungen weitgehend vermieden werden, so dass auf die aufwendige Ermittlungen und Korrekturen der Verschiebungen zwischen den Einzelbildern verzichtet werden kann. Sowohl das Schließen der Pupille des Patientenauges als auch dessen Bewegung kann somit während der Aufnahmezeit der ersten vier Aufnahmen nahezu ausgeschlossen werden.
Der Sensor nimmt zur Ermittlung der Farbintensitätsverteilung vorteilhaft ein Fundusbild bei weißer Beleuchtung auf. Dazu wird vor dem Sensor ein spektralselektives, optisches Element in den Strahlengang eingeschwenkt. Das vom Fundus reflektierte Licht wird von dem spektralselektiven, optischen Element spektral in mindestens drei Kanäle zerlegt und auf drei unterschiedliche Sektoren des Sensors fokussiert. Der Sensor ist deshalb in der Lage, Farbintensitätswerte sektorweise auszulesen und an die Steuereinheit weiterzuleiten. Analog zu den bei monochromatischer Beleuchtung aufgenommenen Aufnahmen des Fundus erfolgt die spektralselektive Aufspaltung in die drei Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”.
Der Sensor nimmt zum Beispiel im Anschluss noch ein Dunkelbild des Fundus, d. h. eine Aufnahme ohne Beleuchtung auf. Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass die drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusauf-nahme kombiniert werden, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Lichtquelle so ausgebildet, dass Lichtpulse mit jeweils einer von vier Wellenlängen, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung ausgesendet werden. Dementsprechend ist der Sensor in der Lage vier monochromatische Aufnahmen sowie die Aufnahme der Farbintensitätsverteilung des Fundus innerhalb einer Zeit von maximal 140 ms aufzunehmen und an die Steuereinheit weiterzuleiten.
Dadurch kann sowohl der Farbraum, als auch die Auflösung (bei Sub-Pixel Interpolation) weiter verbessert werden. Ein mögliches Farbmodell für vier Farben wäre des CMYG-Modell, mit den Farben: „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”.
Der Sensor nimmt zur Ermittlung der Farbintensitätsverteilung wiederum ein Fundusbild bei weißer Beleuchtung auf. Dazu wird vor dem Sensor ein spektralselektives, optisches Element in den Strahlengang eingeschwenkt. Das vom Fundus reflektierte Licht wird von diesem in die vier Kanäle zerlegt und auf vier unterschiedliche Sektoren des Sensors fokussiert. Analog zu den bei monochromatischer Beleuchtung aufgenommenen Aufnahmen des Fundus erfolgt die spektralselektive Aufspaltung in die vier Wellenlängen „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”.
Der Sensor nimmt auch hier noch ein Dunkelbild des Fundus auf. Von der Steuereinheit werden die vier monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weisen die Filter eine an einen Farb-Sensor angepasste Filtercharakteristik auf, damit die prinzipielle Farbzusammensetzung der einer typischen Farbaufnahme entspricht.
Eine vierte vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Filtercharakteristiken der verwendeten Filter an einen Farb-Sensor angepasst werden, damit die prinzipielle Farbzusammensetzung der einer typischen Farbaufnahme entspricht. Die von der Steuereinheit aus den monochromatischen Aufnahmen erzeugte resultierende Farb-Fundusaufnahme verfügt somit über eine vergleichbare Farbqualität.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass der Sensor für die monochromatischen Aufnahmen hoch ausgesteuert ist, um ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis und eine hohe dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu gewährleisten. Der Pegel der Aussteuerung der Einzelaufnahmen sollte bei ca. 70% liegen. Dadurch kann für jede monochromatische Aufnahme ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden. Mittels der bekannten Farbzusammensetzung des Farbsensors ermittelt dann die Steuereinheit eine farbige Fundsaufnahme mit einem optimalen Signal-Rausch Verhältnis und einer sehr hohen dynamische Auflösung.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht zur Aufnahme des von Teilen des Auges reflektierten Lichtes die Verwendung von mehr als nur einem Sensor vor. Im Einzelnen ist für die Aufnahme der Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung ein zweiter Sensor vorgesehen.
Der zweite Sensor kann hierbei entweder eine entsprechende Anzahl von Einzeldetektoren oder aber ein Farb-Sensor sein.
Besteht der zweite Sensor aus einer entsprechenden Anzahl von Einzeldetektoren, so ist zum Aufspalten des vom Auge reflektierten Lichtes ebenfalls ein spektralselektives, optisches Element erforderlich. Das spektralselektive, optische Element ist auch hier vorzugsweise einschwenkbar ausgebildet. Die Einzeldetektoren sind im einfachsten Fall Fotodioden.
Im Gegensatz dazu ist statt eines spektralselektiven, optischen Elementes ein Spiegelelement erforderlich, wenn der zweite Sensor ein Farb-Sensor ist. Von diesem wird das von Teilen des Auges reflektierte Licht auf den gesamten Farb-Sensors abgebildet, der eine Farbaufnahme des Fundus realisiert. Der verwendete Farb-Sensor ist vorzugsweise vom CCD-Typ.
Die Farbzusammensetzung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme wird hierbei nicht durch eine Farbintensitätsverteilung, sondern durch eine einfache Farbaufnahme des Fundus bei weißer Beleuchtung realisiert. Dementsprechend wird das resultierende Farb-Fundusbildes an das Farb-Histogramm dieser Farbaufnahme angepasst. Die Dynamik des resultierenden Farb-Fundusbildes wird dadurch wesentlich verbessert.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht zur Aufnahme eines Teiles des monochromatischen Beleuchtungslichts einen weiteren Sensor in Form einer Fotodiode vor. In der Regel sind dafür 2–3% des monochromatischen Beleuchtungslichts ausreichend. Von der Fotodiode wird die Dauer und Intensität des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme erfasst, ein Maß für die emittierte optische Energie ermittelt, jeder Aufnahme zugeordnet und an die Steuereinheit weitergeleitet. Dadurch ist es möglich die für die monochromatische Beleuchtung jeweils voreingestellte Intensität bzw. Energie zu kontrollieren und auch typ- oder altersbedingte Schwankungen der Strahlungsquellen individuell zu bestimmen, um die Reproduzierbarkeit bezüglich Helligkeit und Farbzusammensetzung weiter zu verbessern. Typ- oder altersbedingte Intensitätsschwankungen der Strahlungsquelle können beispielsweise den Vergleich von Fundusaufnahmen erschweren oder gar unmöglich machen.
Weiterhin kann die Steuereinheit so ausgebildet sein, dass die Werte der (tatsächlich) emittierten optischen Energie bei der Kombination der monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme, insbesondere bei der Korrektur der Farbzusammensetzung zusätzlich berücksichtigt werden. Dadurch kann neben der Farbtreue, auch das Signal-Rausch-Verhältnis und die dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme weiter verbessert werden.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Werte der emittierten optischen Energie sowohl zur Analyse der Beleuchtung als auch zur Erzeugung einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme verwendet werden.
Unabhängig von der Anzahl und Art der verwendeten Sensoren ist die Steuereinheit so ausgebildet, dass die monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert werden, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Steuereinheit in der Lage ist, die Auflösung der aus den monochromatischen Aufnahmen resultierenden Farb-Fundusaufnahme durch Sub-Pixel-Interpolation zu erhöhen.
Zur Darstellung der vom Sensor aufgenommenen und an die Steuereinheit weitergeleiteten Aufnahmen des Fundus und der von der Steuereinheit ermittelten, resultierenden Farb-Fundusaufnahmen verfügt die Steuereinheit über ein Display.
In einer letzten Ausgestaltungsvariante ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen eine Funduskamera.
So ist beispielsweise die Funduskamera „VISUCAM” der Carl Zeiss Meditec AG anwendbar, die dafür mit einer Xenon-Blitzlampe mit entsprechenden Filtern und der erforderlichen Software für die Steuereinheit ausgerüstet werden muss, da ein elektronischer Sensor der im monochromatischen als auch im Farbmodus arbeitet, in der Regel bereits vorhanden ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik beseitigt und mit der bei geringer Strahlungsbelastung des Patientenauges Fundusaufnahmen mit höherer Auflösung und Dynamik, sowie verbesserter Bildschärfe und vermindertem Rauschen realisierbar sind.
Die Verwendung von Hochleistungs-LEDs oder einer Xenon-Blitzlampe mit sehr kurzen Pulsen von 200 bis 300 μs kann die Entstehung von Bewegungsunschärfen vermeiden und führt somit zu einer verbesserten Bildschärfe.
Die ohnehin bereits erreichbare hohe Auflösung der resultierenden Fundusaufnahme kann durch Sub-Pixel Interpolation weiter erhöht werden.
Außerdem wird die Dynamik der resultierenden Fundusaufnahme dadurch erhöht, dass dessen Farbzusammensetzung an das Farb-Histogramm der Farbaufnahme angepasst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005034332 A1 [0013]
DE 102009043749 [0016]

Claims

Verfahren zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen, bei dem das Auge mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen beleuchtet, das von Teilen des Auges reflektierte Licht von mindestens einem Sensor aufgenommen und zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung an eine Steuereinheit weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und ein Dunkelbild des Fundus von mindestens einem Sensor aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet werden, dass nach der Aktivierung eines spektralselektiven, optischen Elementes vom Sensor bei weißer Beleuchtung eine Farbintensitätsverteilung des Fundus aufgenommen und ebenfalls an die Steuereinheit weitergeleitet wird und dass die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen von der Steuereinheit zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme kombiniert werden, wobei dabei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass zur Beleuchtung des Auges eine Xenon-Blitzlampe mit entsprechenden optischen Filtern oder Hochleistungs-LEDs Verwendung findet, deren Lichtpulse Längen von 200 bis 500 μs aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dass als aktivierbares, spektralselektives optisches Element ein optisches Gitter, ein Prisma oder ein diffraktives, optisches Element Verwendung findet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass drei Aufnahmen, bei monochromatischer Beleuchtung mit jeweils einer der Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung aufgenommen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass vier Aufnahmen, bei monochromatischer Beleuchtung mit jeweils einer der Wellenlängen „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung aufgenommen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der vorhandene, mindestens eine Sensor Farbintensitätswerte sektorweise zusammenfasst und an die Steuereinheit weiterleitet.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Filtercharakteristik der verwendeten Filter an einen Farb-Sensor angepasst ist, damit die prinzipielle Farbzusammensetzung einer typischen Farbaufnahme entspricht.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass auftretende Farblängsfehler durch einen wellenlängenspezifischen Fokusshift ausgeglichen werden, indem für jede Wellenlänge der Fokus individuell angepasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung von einem zweiten Sensor aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass als zweiter Sensor eine entsprechende Anzahl von Einzeldetektoren Verwendung findet, auf die die spektralselektierten Lichtanteile fokussiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Verwendung eines Farb-Sensors als zweiter Sensor statt eines spektralselektiven, optischen Elementes ein Spiegelelement eingeschwenkt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die monochromatischen Aufnahmen und die Farbintensitätsverteilung des Fundus innerhalb einer Zeit von maximal 140 ms aufgenommen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die monochromatischen Aufnahmen bei hoch ausgesteuertem Sensor aufgenommen werden, um ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis und eine hohe dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu gewährleisten.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Dauer und Intensität oder die Energie des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme von einem weiteren Sensor erfasst und mit jeder Aufnahme an die Steuereinheit weitergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit aus der Dauer und Intensität oder der Energie des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme die emittierte optische Energie ermittelt und jeder Aufnahme zuordnet.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit die emittierte optische Energie der monochromatischen Aufnahme bei der Korrektur der Farbzusammensetzung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme berücksichtigt.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Auflösung der von der Steuereinheit aus den monochromatischen Aufnahmen kombinierten, resultierenden Farb-Fundusaufnahme durch Sub-Pixel-Interpolation erhöht wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass zu dessen Durchführung eine Funduskamera Verwendung findet.
Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen, bestehend aus einer Lichtquelle zu Beleuchtung eines Auges mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen, mindestens einem Sensor zum Aufnehmen, des von Teilen des Auges reflektierte Licht und einer Steuereinheit zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung der vom Sensor übermittelten Aufnahmen des Fundus, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor so ausgebildet ist, dass er mindestens drei monochromatische Aufnahmen bei definierten Wellenlängen in sehr kurzem zeitlichen Abstand und ein Dunkelbild des Fundus aufnehmen und an die Steuereinheit weiterleiten kann, dass vor dem Sensor ein aktivierbares spektralselektives, optisches Element zur Aufnahme einer Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung vorhanden ist und dass die Steuereinheit in der Lage ist die mindestens drei monochromatischen Aufnahmen zu einer resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu kombinieren, wobei die Farbintensitätsverteilung zur Korrektur der Farbzusammensetzung und das Dunkelbild zur Berücksichtigung des Rauschens des Sensors dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass die Lichtquelle zur Beleuchtung des Auges Hochleistungs-LEDs oder eine Xenon-Blitzlampe mit Lichtpulslängen von 200 bis 500 μs ist, die über entsprechende optische Filter verfügt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 und 20, gekennzeichnet dadurch, dass das aktivierbare, spektralselektive optische Element ein einschwenkbares optisches Gitter, Prisma oder diffraktives, optisches Element ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet dadurch, dass die Lichtquelle so ausgebildet ist, dass Lichtpulse mit jeweils einer der drei Wellenlängen „Rot”, „Grün” und „Blau”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung ausgesendet werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet dadurch, dass die Lichtquelle so ausgebildet ist, dass Lichtpulse mit jeweils einer der vier Wellenlängen „Cyan”, „Magenta”, „Yellow” und „Green”, vorzugsweise in der Reihenfolge der geringsten Reizung ausgesendet werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 23, gekennzeichnet dadurch, dass der vorhandene, mindestens eine Sensor in der Lage ist, Farbintensitätswerte sektorweise zusammenzufassen und an die Steuereinheit weiterzuleiten.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 24, gekennzeichnet dadurch, dass die Filter eine an einen Farb-Sensor angepasste Filtercharakteristik aufweist, damit die prinzipielle Farbzusammensetzung der einer typischen Farbaufnahme entspricht.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 25, gekennzeichnet dadurch, dass ein zweiter Sensor zur Aufnahme der Farbintensitätsverteilung des Fundus bei weißer Beleuchtung vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet dadurch, dass der zweiter Sensor in Form einer entsprechenden Anzahl von Einzeldetektoren ausgeführt ist, auf die die spektralselektierten Lichtanteile fokussiert werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 26 und 27, gekennzeichnet dadurch, dass statt eines spektralselektiven, optischen Elementes ein Spiegelelement vorhanden ist, wenn der zweite Sensor ein Farb-Sensors ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass der Sensor so ausgebildet ist, dass die monochromatischen Aufnahmen und die Farbintensitätsverteilung des Fundus innerhalb einer Zeit von maximal 140 ms aufgenommen und an die Steuereinheit weitergeleitet werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 29, gekennzeichnet dadurch, dass der Sensor für die monochromatischen Aufnahmen hoch ausgesteuert ist, um ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis und eine hohe dynamische Auflösung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu gewährleisten.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 30, gekennzeichnet dadurch, dass ein weiterer Sensor zur Erfassung von Dauer und Intensität oder Energie des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme und zur Weiterleitung mit jeder Aufnahme an die Steuereinheit vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit in der Lage ist, aus der Dauer und Intensität oder der Energie des monochromatischen Beleuchtungslichts während der Aufnahme die emittierte optische Energie zu ermitteln und jeder Aufnahme zuzuordnen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit in der Lage ist die emittierte optische Energie der monochromatischen Aufnahme bei der Korrektur der Farbzusammensetzung der resultierenden Farb-Fundusaufnahme zu berücksichtigen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 33, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit so ausgebildet ist, dass die Auflösung der aus den monochromatischen Aufnahmen kombinierten, resultierenden Farb-Fundusaufnahme durch Sub-Pixel-Interpolation erhöht werden kann.
Vorrichtung zur Erzeugung hochwertiger Fundusaufnahmen, bestehend aus einer Lichtquelle zu Beleuchtung eines Auges mit Lichtpulsen definierter Wellenlängen, mindestens einem Sensor zum Aufnehmen, des von Teilen des Auges reflektierte Licht und einer Steuereinheit zur Weiterverarbeitung, Auswertung, Darstellung und Speicherung der vom Sensor übermittelten Aufnahmen des Fundus, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Funduskamera ist.