TW201406343A - 眼底攝像裝置及其成像方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種眼底攝像裝置及其成像方法。眼底攝像裝置包含一發光模組、一分光單元、一單色式感光元件及一影像合成模組。發光模組分別發出複數個單色光源。分光單元位於發光模組之光路上。分光單元分別反射複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由眼底反射，以分別成為一反射光線。單色式感光元件分別接收各反射光線，並分別據以產生對應各單色光源之一單色影像。影像合成模組接收各單色影像，以合成為一彩色影像。藉此，本發明可具有品質良好的眼底成像，且降低成本。

Description

眼底攝像裝置及其成像方法

本發明是有關於一種攝像裝置及其成像方法，特別是關於一種眼睛之光學影像，以應用於眼睛檢測之眼底攝像裝置及其成像方法。

現行之眼睛檢測裝置大多包含眼壓計、驗光機及眼底攝像裝置等等；眼睛的視網膜後方稱為眼底，而眼底攝像裝置則是用來觀察眼底之光學檢測裝置。眼底攝像裝置主要用來檢查眼底之黃斑部及視神經有無病變，例如透過眼底光學影像裝置可以診斷一些眼底的病變如青光眼、視神經炎或黃斑部病變；又或者是由於觀察眼底就能直接看到血管，因此亦可作為糖尿病視網膜病變併發症的篩檢工具。

習知之眼底攝像裝置主要是將單一光源投射到待測者的眼底，此時光源會被待測者的眼底所反射或散射，並成像於感光元件上，藉此眼科醫師將可以觀看到待測者眼底的情形，如美國專利號US2011/0299036；因眼底所反射或散射較為微弱而導致成像較不易，然而習知技術利用單一光源進行投射時，為使成像良好則可能增強光源之強度，此時卻使得瞳孔因光源之增強而縮小，因此造成眼底可檢驗之面積隨之縮小。另一部份之習知技術會於增加光源強度之同時，對待測者之眼睛施加散瞳劑，而散瞳劑會使待測者之眼睛產生不適感，對待測者而言，其實為一大困擾。

綜觀前述問題，本發明之發明人思索並設計一種眼底攝像裝置及其成像方法，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種眼底攝像裝置及成像方法，以解決習知技術之眼底成像不易等問題。

根據本發明之目的，提出一種眼底攝像裝置，其包含一發光模組、一分光單元、一單色式感光元件及一影像合成模組。發光模組分別發出複數個單色光源。分光單元位於發光模組之光路上，並分別反射複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由眼底反射，以分別成為一反射光線。單色式感光元件分別接收各反射光線，並分別據以產生對應各單色光源之一單色影像。影像合成模組接收各單色影像，以合成為一彩色影像。

較佳地，更可包含一遮罩模組，其可緊密地貼合於待測者之眼部，以隔絕外界光源進入待測者之眼球。

較佳地，更可包含一定位模組，其可夾持或支撐待測者之臉部，使眼底維持於反射光線之光路上。

較佳地，更可包含一感測模組及一防手振模組；感測模組感測眼底攝像裝置之振動，以產生一振動訊號；防手振模組可根據振動訊號進行一振動補償。

較佳地，更可包含一影像辨識模組，其可由各單色影像中辨識出一預定影像特徵，影像合成模組依據預定影像特徵，以進行將各單色影像合成為彩色影像。

較佳地，更可包含一光學元件組，其位於眼底與單色式感光元件之間之光路上，以藉由光學元件組放大或縮小反射光線成像於單色式感光元件之尺寸。

根據本發明之目的，再提出一種成像方法，以應用於一眼底攝像裝置，其包含下列步驟：提供一發光模組係分別發出複數個單色光源；利用一分光單元係位於發光模組之光路上，並分別反射複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由眼底反射，以分別成為一反射光線；以一單色式感光元件分別接收各反射光線，並分別據以產生對應各單色光源之一單色影像；以及藉由一影像合成模組接收各單色影像，以合成為一彩色影像。

較佳地，更可包含一遮罩模組；成像方法更可包含下列步驟：藉由遮罩模組緊密地貼合於待測者之眼部，以隔絕外界光源進入待測者之眼球。

較佳地，更可包含一定位模組，該成像方法更可包含下列步驟：以定位模組夾持或支撐待測者之臉部，使眼底維持於反射光線之光路上。

較佳地，更可包含下列步驟：以一感測模組感測眼底攝像裝置之振動，以產生一振動訊號；以及以一防手振模組根據振動訊號進行一振動補償。

較佳地，更可包含下列步驟：以一影像辨識模組由各單色影像中辨識出一預定影像特徵；以及以影像合成模組依據預定影像特徵，以進行將各單色影像合成為彩色影像。

較佳地，更可包含一光學元件組，其位於眼底與單色式感光元件之間之光路上，以藉由光學元件組放大或縮小反射光線成像於單色式感光元件之尺寸。

承上所述，依本發明之眼底攝像裝置及其成像方法，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此眼底攝像裝置及其成像方法可藉由使用複數個單色光源，且應用眼睛對於不同波長之接收度之不同，而可於適當光源強度下以投射至眼底，藉此可有效地得到更大範圍之眼底影像。
(2) 此眼底攝像裝置及其成像方法可藉由使用單色式感光元件，藉此可有效地降低成本。
(3) 此眼底攝像裝置及其成像方法可藉由使用單色式感光元件，在感光元件之面積相同下，單色式感光元件相較彩色式感光元件可提高解析度，或在相同解析度下，單色式感光元件相較彩色式感光元件可縮小其尺寸，藉此可有效提升影像品質或縮小體積。

為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之眼底攝像裝置之方塊圖。如圖所示，本發明提供一種眼底攝像裝置1，其包含了一發光模組10、一分光單元11、一單色式感光元件12及一影像合成模組13。發光模組10分別發出複數個單色光源101。分光單元11位於發光模組10之光路上，並分別反射複數個單色光源101至一待測者2之一眼底21，再經由眼底21反射，以分別成為一反射光線211。單色式感光元件12可為互補式金氧半導體元件（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）或電荷耦合元件（Charge-Coupled-Device，CCD），其分別接收各反射光線211，並分別據以產生對應各單色光源101之一單色影像121。影像合成模組13接收各單色影像121，以合成為一彩色影像131。

值得注意的是，單色光源101可為紅色、綠色、藍色或因應人眼之可見光波長（400～700nm）區段而進行調整。因人眼對可見各波長之光源感知度不同，若將單色光源101選擇使用感知度較低的波長光源，則可在增加光強度下，而不致使待測者2之瞳孔縮小，因此可獲得較大範圍之眼底影像。

請進一步參閱第2圖，其係為本發明之眼底攝像裝置之示意圖。具體而言之，欲拍攝眼底之影像時，使用者可先控制或自動地使發光模組10依序的發出複數個單色光源101，於本實施例中係以三個單色光源101作為示範態樣，但不以此為限。當發光模組10發射一第一單色光源1011，其經由光路上分光單元11之反射，而使其光路轉向往待測者2之眼底21射入。眼底21將第一單色光源1011反射或散射出以形一反射光線211，且反射光線211穿透過分光單元11而投射至單色式感光元件12上。此時，單色式感光元件12將反射光線211之光學訊號轉換為數位訊號，以產生一第一單色影像1211。接著，發光模組10發射一第二單色光源1012，並以同樣之方式形成一第二單色影像1212後，發光模組10發射一第三單色光源1013，來形第三單色影像1213。當第一單色影像1211、第二單色影像1212、第三單色影像1213分別形成後，影像合成模組13再將三者進行合成，以形成彩色影像131。其影像合成之手段係為此領域之技術工作者所熟知，例如習知的三原色灰階影像合成為彩像影像之方式，故在此不再贅述。

請一併參閱第3圖及第4圖；第3圖係為本發明之眼底攝像裝置之一實施例之第一示意圖；第4圖係為本發明之眼底攝像裝置之一實施例之第二示意圖。本實施例與前述類似，其類似之部分於此不再贅述。如圖所示，本實施例之眼底攝像裝置1係以一般式之眼底照相機（Fundus Camera）作為示範態樣，其中眼底攝像裝置1更可包含一遮罩模組14及一定位模組15。遮罩模組14可為單眼式或雙眼式之眼罩，其可利用軟性材質（如泡綿或橡膠等）製成。定位模組15用以夾持或支撐待測者2之臉部，使待測者2之眼底21可維持於各單色光源101及各反射光線211之光路上。

進一步的說，影像合成模組13在進行影像合成時，若各單色影像121之眼底位置分別位於影像中之不同位置，此情形可能造成像影像合成模組13進行影像合成困難度提高，或者是因為晃動等情形而造成影像模糊，使得影像合成模組13合成之彩像影像131銳利度或清晰度不佳，而造成檢測人員（如醫師）於檢測上的困難，更甚可能造成檢測人員之誤判。因此，當待測者2進行眼底檢查時，其可將臉部放置於定位模組15上，以使定位模組15可確實地支撐待測者2之臉部（如下顎），進而可讓待測者2之眼底可維持於相同位置，亦可減少晃動。另一方面，待測者2可將其眼部緊貼於遮罩模組14，藉此可隔絕外界光源進入待測者2之眼球或眼底21，以影響各單色影像121之成像。

順帶一提的是，眼底攝像裝置1更可包含一光學元件組16，其可具有至少一透鏡或至少一光圈等，光學元件組16可位於眼底21與單色式感光元件12間之光路上，以藉由光學元件組16放大或縮小反射光線211成像於單色式感光元件12之尺寸。

請參閱第5圖及第6圖；第5圖係為本發明之眼底攝像裝置之另一實施例之第一示意圖；第6圖係為本發明之眼底攝像裝置之另一實施例之第二示意圖。本實施例與前述類似，其類似之部分於此不再贅述。如圖所示，本實施例之眼底攝像裝置1係以手持式之眼底照相機（Fundus Camera）作為示範態樣。眼底攝像裝置1更可包含一感測模組17及一防手振模組18。感測模組17其可包含位置感測器和角速度感測器（未繪示於圖中），以感測眼底攝像裝置1之振動，以產生一振動訊號171，並傳送至防手振模組18。感測模組17藉由位置感測器以得知眼底攝像裝置1的位置移動量。感測模組17亦可藉由角速度感測器以得知眼底攝像裝置1的角速度變化量。防手振模組18根據振動訊號171進行一振動補償181，其振動補償方式可利用機械式地移動單色式感光元件12，以進行振動補償181。上述防手振之手段係為此領域之技術工作者所熟知，故在此不再加以描述。

當檢測人員手持眼底攝像裝置1對待測者2進行眼底檢測時，利用防手振之方式以改善手持時可能產生之振動或位置偏移，進而減少模糊或錯位之影像的產生。

另一方面，眼底攝像裝置1更包含一影像辨識模組19。影像辨識模組19由各單色影像121中辨識出一預定影像特徵1214，並提供至影像合成模組13。影像合成模組13依據預定影像特徵1214為各單色影像121之對位點，以進行將各單色影像121合成為彩色影像131。其中預定影像特徵1214可利用眼底21均具有之視神經盤，而加以進行辨識或對位合成。上述影像辨識之手段係為此領域之技術工作者所熟知，故在此不再加以描述。藉由影像辨識後疊合之方式可減少眼底21無法確實地位於光路上所產生之錯誤影像或疊合失敗。

請參閱第7圖，其係為本發明之成像方法之步驟圖。如圖所示，本發明之成像方法，其適用於一眼底攝像裝置。成像方法包含下列步驟：
（S71）提供一發光單元分別發出複數個單色光源；
（S72）利用一分光單元位於發光單元之光路上，並分別反射複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由眼底反射，以分別成為一反射光線；
（S73）以一單色式感光元件分別接收各反射光線，並分別據以產生對應各單色光源之一單色影像；以及
（S74）藉由一影像合成模組接收各單色影像，以合成為一彩色影像。

本發明之眼底攝像裝置之成像方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之攝像裝置時描述過，在此為了簡略說明便不再敘述。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．眼底攝像裝置

10．．．發光單元

101．．．單色光源

1011．．．第一單色光源

1012．．．第二單色光源

1013．．．第三單色光源

11．．．分光單元

12．．．單色式感光元件

121．．．單色影像

1211．．．第一單色影像

1212．．．第二單色影像

1213．．．第三單色影像

1214．．．預定影像特徵

13．．．影像合成模組

131．．．彩色影像

14．．．遮罩模組

15．．．定位模組

16．．．光學元件組

17．．．感測模組

171．．．振動訊號

18．．．防手振模組

181．．．振動補償

19．．．影像辨識模組

2．．．待測者

21．．．眼底

211．．．反射光線

第1圖係為本發明之眼底攝像裝置之方塊圖。
第2圖係為本發明之眼底攝像裝置之示意圖。
第3圖係為本發明之眼底攝像裝置之一實施例之第一示意圖。
第4圖係為本發明之眼底攝像裝置之一實施例之第二示意圖。
第5圖係為本發明之眼底攝像裝置之另一實施例之第一示意圖。
第6圖係為本發明之眼底攝像裝置之另一實施例之第二示意圖。
第7圖係為本發明之成像方法之步驟圖。

1．．．眼底攝像裝置

10．．．發光模組

101．．．單色光源

11．．．分光單元

12．．．單色式感光元件

121．．．單色影像

13．．．影像合成模組

131．．．彩色影像

2．．．待測者

21．．．眼底

211．．．反射光線

Claims (12)

1. 一種眼底攝像裝置，其包含：
   一發光模組，係分別發出複數個單色光源；
   一分光單元，係位於該發光模組之光路上，並分別反射該複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由該眼底反射，以分別成為一反射光線；
   一單色式感光元件，係分別接收各該反射光線，並分別據以產生對應各該單色光源之一單色影像；以及
   一影像合成模組，係接收各該單色影像，以合成為一彩色影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之眼底攝像裝置，其中更包含一遮罩模組，係緊密地貼合於該待測者之眼部，以隔絕外界光源進入該待測者之眼球。
3. 如申請專利範圍第1項所述之眼底攝像裝置，其中更包含一定位模組，係夾持或支撐該待測者之臉部，使該眼底維持於該反射光線之光路上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之眼底攝像裝置，其中更包含一感測模組及一防手振模組，該感測模組感測該眼底攝像裝置之振動，以產生一振動訊號，該防手振模組根據該振動訊號進行一振動補償。
   
5. 如申請專利範圍第1項所述之眼底攝像裝置，其中更包含一影像辨識模組，係由各該單色影像中辨識出一預定影像特徵，該影像合成模組依據該預定影像特徵，以進行將各該單色影像合成為該彩色影像。
6. 如申請專利範圍第1項所述之眼底攝像裝置，其中更包含一光學元件組，係位於該眼底與該單色式感光元件之間之光路上，以藉由該光學元件組放大或縮小該反射光線成像於該單色式感光元件之尺寸。
7. 一種成像方法，以應用於一眼底攝像裝置，其包含下列步驟：
   提供一發光模組係分別發出複數個單色光源；
   利用一分光單元係位於該發光模組之光路上，並分別反射該複數個單色光源至一待測者之一眼底，再經由該眼底反射，以分別成為一反射光線；
   以一單色式感光元件分別接收各該反射光線，並分別據以產生對應各該單色光源之一單色影像；以及
   藉由一影像合成模組接收各該單色影像，以合成為一彩色影像。
8. 如申請專利範圍第7項所述之成像方法，其中更包含一遮罩模組，該成像方法更包含下列步驟：
   藉由該遮罩模組緊密地貼合於該待測者之眼部，以隔絕外界光源進入該待測者之眼球。
9. 如申請專利範圍第7項所述之成像方法，其中更包含一定位模組，該成像方法更包含下列步驟：
   以該定位模組夾持或支撐該待測者之臉部，使該眼底維持於該反射光線之光路上。
10. 如申請專利範圍第7項所述之成像方法，其中更包含下列步驟：
    以一感測模組感測該眼底攝像裝置之振動，以產生一振動訊號；以及
    以一防手振模組根據該振動訊號進行一振動補償。
11. 如申請專利範圍第7項所述之成像方法，其中更包含下列步驟：
    以一影像辨識模組由各該單色影像中辨識出一預定影像特徵；以及
    以該影像合成模組依據該預定影像特徵，以進行將各該單色影像合成為該彩色影像。
12. 如申請專利範圍第7項所述之成像方法，其中更包含一光學元件組，係位於該眼底與該單色式感光元件之間之光路上，以藉由該光學元件組放大或縮小該反射光線成像於該單色式感光元件之尺寸。