眼科設(shè)備及其控制方法和攝像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種眼科設(shè)備及其控制方法和攝像設(shè)備，該眼科設(shè)備包括將來自照明光源的照明光束投影在被檢眼的眼底上的照明光學系統(tǒng)以及將來自眼底的反射光引導至攝像部的攝像光學系統(tǒng)。眼科設(shè)備計算由攝像部所形成的眼底圖像的對比度值，并且基于計算所獲得的對比度值通過在攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡使攝像光學系統(tǒng)在眼底上聚焦。該設(shè)備基于調(diào)焦透鏡在光軸方向上的位置調(diào)整通過以上計算所獲得的對比度值。
【專利說明】眼科設(shè)備及其控制方法和攝像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種眼科設(shè)備以及用于該設(shè)備的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，眼底照相機在調(diào)焦操作時將分割的聚焦指標投影在被檢眼的瞳孔上以便檢測在眼的眼底上的焦點位置。操作員在經(jīng)由布置在攝像光學系統(tǒng)中的調(diào)焦透鏡來觀察所反射的聚焦指標圖像之間的位置關(guān)系的同時進行調(diào)焦。還已知拍攝投影到眼并被反射的聚焦指標圖像，并且根據(jù)聚焦指標圖像之間的位置關(guān)系進行自動調(diào)焦操作。
[0003]然而，由于眼內(nèi)部的光學系統(tǒng)中由散光等造成的像差的影響，僅以預定的位置關(guān)系(將其在一條直線上對齊)來設(shè)置聚焦指標圖像會引起被檢眼眼底上所檢測到的焦點位置的誤差。這使得難以在正確的焦點位置處進行攝像。
[0004]為了解決以上問題，日本特開2011-50531號公報(以下稱為文獻I)公開了一種眼底照相機，其在針對相對于眼的眼底的焦點位置檢測不使用任何聚焦指標圖像的情況下、通過直接使用被檢眼眼底的特定區(qū)域用于焦點位置檢測來進行調(diào)焦。文獻I中提出的眼底照相機通過聚焦狀態(tài)檢測部檢測被檢眼眼底上的特定區(qū)域的對比度，基于檢測結(jié)果計算對比度值，并且將對比度值最大的位置確定為焦點位置來進行自動調(diào)焦操作。此外，文獻I中公開的眼底照相機包括用于調(diào)整觀察光源所發(fā)射的照明光的量的照明光量控制部，作為用于實現(xiàn)正確的自動調(diào)焦操作的技術(shù)。在例如對易發(fā)生高光細節(jié)丟失的乳頭部檢測對比度的情況下，此照明光量控制部首先通過使用聚焦狀態(tài)檢測部檢測對比度并且接著基于檢測結(jié)果控制照明光量，由此進行自動調(diào)焦操作。
[0005]然而，在使用被設(shè)計為通過使用紅外光進行觀察的無散瞳眼底照相機的情況下，由于被檢眼眼底的特定區(qū)域相對于紅外光的對比度較低，所以難以檢測與調(diào)焦透鏡的位置相對應的對比度值的最大點。日本特開平5-199998號公報(以下稱為文獻2)中公開的照相機設(shè)置有反射光量檢測部，其檢測由被檢眼眼底所反射的光量以銳化紅外光的來自眼的眼底的反射圖像。文獻2中公開的眼底照相機根據(jù)此反射光量檢測部所檢測到的光量來操作對比度增強和邊緣增強部件。
[0006]由圖像傳感器所拍攝到的被檢眼眼底圖像的亮度值根據(jù)布置在攝像光學系統(tǒng)中的調(diào)焦透鏡的位置而改變。這是因為隨著調(diào)焦透鏡的位置改變，圖像傳感器所拍攝到的眼底圖像的攝像倍率(視場角)改變造成圖像傳感器的亮度改變。例如，比較調(diào)焦透鏡位于近視側(cè)的情況和調(diào)焦透鏡位于遠視側(cè)的情況。遠視側(cè)的攝像倍率更大，并且因此圖像傳感器上的亮度更低，造成更小的亮度值。一般來說，被檢眼的眼底圖像的亮度值對對比度值有影響。因此，在將被檢眼眼底的特定區(qū)域的對比度值變?yōu)樽畲蟮奈恢么_定為焦點位置時，如果被檢眼的眼底圖 像的亮度值低或者根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置而變化，則難以檢測到正確的焦點位置。
[0007]文獻I中公開的眼底照相機在被檢眼眼底的特定區(qū)域處以受到控制的恒定照明光量計算對比度值，因此仍然存在以上問題。此外，關(guān)于文獻2中公開的眼底照相機，沒有說明用于處理根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置而改變的亮度值的結(jié)構(gòu)以及使用對比度值的自動調(diào)焦過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本說明書的實施例提供了一種在通過使用照明被檢眼眼底所獲得的眼底圖像的對比度值來進行的自動調(diào)焦操作中實現(xiàn)了正確的自動調(diào)焦的眼科設(shè)備以及用于該設(shè)備的控制方法。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種眼科設(shè)備，包括:將來自照明光源的照明光束投影到被檢眼的眼底上的照明光學系統(tǒng)；將從眼底反射的光引導至攝像部件的攝像光學系統(tǒng)；用于計算通過攝像部件形成的眼底圖像的對比度值的計算部件；用于基于通過計算部件所獲得的對比度值在攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡使攝像光學系統(tǒng)在眼底上聚焦的調(diào)焦部件；以及用于基于調(diào)焦透鏡在光軸方向上的位置調(diào)整通過計算部件所獲得的對比度值的調(diào)整部件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于眼科設(shè)備的控制方法，該設(shè)備包括將來自照明光源的照明光束投影到被檢眼的眼底上的照明光學系統(tǒng)以及將從眼底反射的光引導至攝像部件的攝像光學系統(tǒng)，該方法包括:計算由攝像部件所形成的眼底圖像的對比度值的計算步驟；通過基于在計算步驟中所獲得的對比度值在攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡使攝像光學系統(tǒng)在眼底上聚焦的調(diào)焦步驟；以及基于調(diào)焦透鏡在光軸方向上的位置調(diào)整計算步驟中所獲得的對比度值的調(diào)整步驟。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種攝像設(shè)備，包括:攝像光學系統(tǒng)，用于將來自被攝體的光引導至攝像部件；計算部件，用于計算通過所述攝像部件所形成的被攝體圖像的對比度值；調(diào)焦部件，用于通過基于由所述計算部件所獲得的對比度值在所述攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡，將所述攝像光學系統(tǒng)聚焦在所述被攝體上；以及調(diào)整部件，用于基于所述調(diào)焦透鏡在所述光軸方向上的位置調(diào)整由所述計算部件所獲得的所述對比度值。
[0012]通過以下參考附圖對典型實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示出根據(jù)第一實施例的眼底照相機的示意結(jié)構(gòu)的例子的圖；
[0014]圖2是示出根據(jù)第一實施例的眼底照相機的控制結(jié)構(gòu)的例子的框圖；
[0015]圖3是示出顯示在監(jiān)視器上的被檢眼眼底圖像以及聚焦檢測范圍的例子的圖；
[0016]圖4A是示出聚焦檢測部的示意結(jié)構(gòu)的圖；
[0017]圖4B是用于解釋對比度檢測原理的例子的圖；
[0018]圖5A是示出發(fā)光量計算部的示意結(jié)構(gòu)的例子的圖；
[0019]圖5B是示出紅外光中對比度值轉(zhuǎn)變的概念的例子的圖；
[0020]圖5C是示出與調(diào)焦透鏡位置對應的圖像傳感器31上的亮度值轉(zhuǎn)變的概念的例子的圖；
[0021]圖6是示出第一實施例中自動調(diào)焦的例子的流程圖；
[0022]圖7是示出根據(jù)第二實施例的眼底照相機的示意結(jié)構(gòu)的例子的圖；[0023]圖8是示出根據(jù)第二實施例的眼底照相機的控制結(jié)構(gòu)的例子的框圖；以及
[0024]圖9是示出根據(jù)第二實施例的自動調(diào)焦的例子的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0026][第一實施例]
[0027]將參考圖1至圖9描述根據(jù)第一實施例的作為眼科設(shè)備的眼底照相機。首先將參考圖1描述此照相機的示意結(jié)構(gòu)。圖1是用于解釋根據(jù)第一實施例的眼底照相機的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0028]眼底照相機100大致包括攝像光源部101、觀察光源部102、照明光學系統(tǒng)103、攝像/照明光學系統(tǒng)104、攝像光學系統(tǒng)105以及內(nèi)部固視燈部106。從攝像光源部101或觀察光源部102所發(fā)射的光束經(jīng)由照明光學系統(tǒng)103和攝像/照明光學系統(tǒng)104照明被檢物的眼底部。眼底部的圖像經(jīng)由攝像/照明光學系統(tǒng)104以及攝像光學系統(tǒng)105形成在圖像傳感器31上。 [0029]攝像光源部101利用如下配置生成白光的環(huán)形照明。在攝像光源部101中，附圖標記11表示光量檢測部，該光量檢測部是利用諸如硅光電池(SPC)或者光電二極管(PD)等的已知的光電轉(zhuǎn)換元件的傳感器；12表示通過在玻璃板上沉積鋁或銀或者通過鋁板等形成的鏡；以及13表示攝像光源，該攝像光源是用于為了攝像而照明眼底的照明光源。例如使用將氙(Xe)密封于玻璃管內(nèi)的氙燈作為攝像光源13。通過在施加電壓后發(fā)光，攝像光源13可以獲得具有用于在攝像時記錄眼底圖像的足夠強度的白光。附圖標記14表示攝像會聚透鏡，該攝像會聚透鏡是一般的球面透鏡；15表示攝像環(huán)形狹縫，該攝像環(huán)形狹縫為具有環(huán)狀開口的平板；以及16表示也是具有環(huán)狀開口的平板的攝像晶狀體擋板。攝像會聚透鏡14將光束向被檢眼的眼底會聚。接著，攝像環(huán)形狹縫15在光束穿過眼的前眼部時使該光束形成為環(huán)形形狀。攝像晶狀體擋板16限制投影在眼的晶狀體上的光束以防止來自眼的晶狀體的不必要的反射光顯示在眼底圖像上。
[0030]觀察光源部102利用以下的結(jié)構(gòu)生成紅外光的環(huán)形照明。在觀察光源部102中，附圖標記17表示觀察光源，該觀察光源是用于觀察眼底的照明光源。這是像鹵素燈或LED等的能夠連續(xù)發(fā)光、并且依賴于裝置的特性或濾波器而輸出紅外光的光源。在本說明書中，照明光源是照明被檢眼的眼底的光源，并且是攝像光源13以及觀察光源17的總稱。附圖標記18表示作為一般球面透鏡的觀察會聚透鏡；19表示觀察環(huán)形狹縫，該觀察環(huán)形狹縫是具有環(huán)形開口的平板；以及20表示也作為具有環(huán)形開口的平板的觀察晶狀體擋板。除了這些光源的類型不同以外，這些組件與攝像光源部101中的組件相似。在觀察光源部102中，觀察會聚透鏡18將從觀察光源17輸出的光會聚，并且觀察環(huán)形狹縫19調(diào)整前眼部處的光束的形狀。觀察晶狀體擋板20阻止來自晶狀體的反射光顯示在眼底圖像上。
[0031]照明光學系統(tǒng)103中繼由攝像光源部101以及觀察光源部102生成的光束并且生成用于使眼底圖像聚焦的指標圖像。在照明光學系統(tǒng)103中，附圖標記21表示透過紅外光并反射可見光的分色鏡。分色鏡21反射由攝像光源部101所生成的可見光的光束，并透過由觀察光源部102所生成的紅外光的光束。接著將各個光束引導至照明光學系統(tǒng)103。附圖標記22表示第一照明中繼透鏡；并且24表示第二照明中繼透鏡。這些透鏡使環(huán)形照明在眼上形成圖像。
[0032]附圖標記23表示包括用于投影聚焦指標的聚焦指標光源231、用于分割聚焦指標光源231所發(fā)射的光的棱鏡232、以及表示聚焦指標的外形的聚焦指標掩模233的分割單元。分割單元23包括用于通過在圖1中的箭頭方向234上移動聚焦指標光源231、棱鏡232以及聚焦指標掩模233來在光軸方向上移位/移動聚焦指標的移動機構(gòu)。分割單元23還包括使得分割單元23進入照明光學系統(tǒng)103的光路并從光路中退避的進退機構(gòu)。移動機構(gòu)包括分割移位驅(qū)動馬達Ml以及分割位置傳感器SI，使分割單元23移位以聚焦在各個聚焦指標上，并且檢測停止位置。進退機構(gòu)包括使得分割單元23相對于照明光學系統(tǒng)103的光路進退的分割進退驅(qū)動馬達M2。在觀察眼底時，進退機構(gòu)使得分割單元23進入照明光學系統(tǒng)103的光路以在觀察圖像中投影分割指標。在拍攝眼底時，進退機構(gòu)使得分割單元23從照明光學系統(tǒng)103的光路退避，從而防止各個聚焦指標被顯示在拍攝圖像上。附圖標記25表示防止從被檢眼的角膜反射的不必要的光被顯示在眼底圖像上的角膜擋板。
[0033]攝像/照明光學系統(tǒng)104將照明光束投影在被檢眼28的眼底上，并且引導被檢眼的眼底圖像。在攝像/照明光學系統(tǒng)104中，附圖標記26表示外周部是鏡并且中央部是孔的穿孔鏡。從照明光學系統(tǒng)103引導來的光束被穿孔鏡26的鏡部所反射，并且通過物鏡27照明被檢眼的眼底。被照明的被檢眼的眼底圖像返回物鏡27，并經(jīng)由穿孔鏡26的中央部的孔引導至攝像光學系統(tǒng)105。
[0034]攝像光學系統(tǒng)105在焦點調(diào)整的情況下在圖像傳感器上形成被檢眼的眼底圖像。在攝像光學系統(tǒng)105中，附圖標記29表示調(diào)焦透鏡，該調(diào)焦透鏡是用于通過在圖1中的箭頭方向291上移動對通過穿孔鏡26的中央孔的攝像光束進行焦點調(diào)整的透鏡。附圖標記M3表示調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達；S3表示通過驅(qū)動調(diào)焦透鏡29進行調(diào)焦并檢測其停止位置的調(diào)焦透鏡位置傳感器。附圖標記31表示用于光電轉(zhuǎn)換攝像光的圖像傳感器。處理電路(未示出)將由攝像元件31所獲得的電信號模/數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。接著，在以紅外光觀察時，顯示裝置(未示出)顯示數(shù)據(jù)。在攝像時將該信號記錄在存儲介質(zhì)(未示出)中。
[0035]在內(nèi)部固視燈部1 06中，半透半反鏡30從攝像光學系統(tǒng)105分支出光路，并且內(nèi)部固視燈單元32面向光路。內(nèi)部固視燈單元32包括多個LED并且點亮在與由檢查者使用固視燈位置指定構(gòu)件66所選擇的固視部相對應的位置處的LED。通過讓被檢者將他/她的視線固定在點亮的LED上，檢查者能夠獲得期望方向上的眼底圖像。
[0036]以上的示意結(jié)構(gòu)保持在一個殼體內(nèi)以形成眼底照相機光學部。眼底照相機光學部安裝于滑動基座(未示出)上以允許相對于眼28進行定位。檢查者操作調(diào)焦操作構(gòu)件33來定位眼底照相機光學部。調(diào)焦操作構(gòu)件位置傳感器S4能夠檢測到調(diào)焦操作構(gòu)件33的操作位置。
[0037]以上的描述是關(guān)于使用圖1的示意結(jié)構(gòu)。下面將參考圖2描述眼底照相機100的控制結(jié)構(gòu)。圖2是用于解釋根據(jù)第一實施例的眼底照相機100的控制結(jié)構(gòu)的框圖。
[0038]CPU61控制眼底照相機100的以下操作。攝像光源控制電路62在攝像前以攝像光源13發(fā)光用的能量進行充電。攝像光源控制電路62在攝像時釋放所充的電能以使得攝像光源13發(fā)光。光量檢測部11檢測到攝像光源13所發(fā)射的光量，并在攝像光源13所發(fā)射的光量達到發(fā)光量計算部70所限制的發(fā)光量的情況下向CPU61發(fā)出指示以停止發(fā)光。CPU61在接收到來自光量檢測部11的停止發(fā)光的指示的情況下通過攝像光源控制電路62停止從攝像光源13發(fā)光。與攝像光源13相連接的攝像光源控制電路62和與觀察光源17相連接的觀察光源控制電路都與CPU61相連接，其中CPU61也用作發(fā)光量計算部70，由此如上所述進行針對攝像光源13和觀察光源17的諸如光量調(diào)整和ON/OFF控制等的控制。M2驅(qū)動電路64驅(qū)動分割進退驅(qū)動馬達M2以使得分割單元23在攝像前后相對于照明光學系統(tǒng)103進退。電源開關(guān)67是用于選擇用于眼底照相機的電源狀態(tài)的開關(guān)。攝像開關(guān)68是用于由眼底照相機執(zhí)行攝像的開關(guān)。
[0039]在檢查者操作調(diào)焦操作構(gòu)件33的情況下，調(diào)焦操作構(gòu)件位置傳感器S4能夠檢測調(diào)焦操作構(gòu)件33的停止位置。Ml驅(qū)動電路63在CPU61的控制下驅(qū)動分割移位驅(qū)動馬達Ml,以將該分割移動至與調(diào)焦操作構(gòu)件位置傳感器S4的輸出相對應的位置。與Ml驅(qū)動電路63類似，M3驅(qū)動電路65在CPU61的控制下驅(qū)動調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3，以將調(diào)焦透鏡29移動至與調(diào)焦操作構(gòu)件位置傳感器S4的輸出相對應的位置。在手動調(diào)焦模式中，CPU61如上所述根據(jù)調(diào)焦操作構(gòu)件位置傳感器S4的輸出來控制分割移位驅(qū)動馬達Ml以及調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3。在自動調(diào)焦模式中，CPU61基于在CPU61內(nèi)部的聚焦檢測部71的檢測結(jié)果通過M3驅(qū)動電路65來控制調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3。也就是說，本實施例的眼底照相機100具有自動執(zhí)行焦點調(diào)整的自動調(diào)焦功能。
[0040]在攝像部78中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換元件73將圖像傳感器31的輸出轉(zhuǎn)換為存儲于存儲器74中并輸出至測光值計算部75的數(shù)字信號。注意，模/數(shù)轉(zhuǎn)換元件73、存儲器74以及測光值計算部75與CPU61相連接。圖像存儲器72與CPU61相連接。圖像存儲器72將由圖像傳感器31所拍攝的靜止圖像作為數(shù)字圖像存儲。
[0041]除了圖像傳感器31、模/數(shù)轉(zhuǎn)換元件73、存儲器74、測光值計算部75外，攝像部78還包括用于顯示由圖像傳感器31所拍攝的紅外觀察圖像、可見拍攝圖像等的監(jiān)視器77以及攝像部控制部76。攝像部78利用安裝部(未示出)可拆卸地固定于眼底照相機光學部的殼體。以上參考圖2描述了電氣模塊。
[0042]以下將參考圖3描述在監(jiān)視器77上顯示的被檢眼的眼底圖像。圖3是示出在根據(jù)第一實施例的眼底照相機100中顯示在監(jiān)視器77上的被檢眼的眼底圖像以及聚焦檢測范圍771的圖。
[0043]在眼底觀察時，設(shè)備向檢查者呈現(xiàn)疊加在由攝像部78所獲得的眼底圖像上的表示聚焦檢測范圍771的框。這使得能夠向檢查者可視化地呈現(xiàn)聚焦檢測位置，由此改進自動調(diào)焦的可操作性。注意，檢查者可以手動地改變聚焦檢測范圍，并且可以將被檢眼的眼底上的特定區(qū)域或者整個眼底設(shè)置為聚焦檢測范圍。以上已參考圖3描述了顯示在監(jiān)視器77上的被檢眼的眼底圖像。
[0044]以下將參考圖4A和4B描述聚焦檢測部71的示意結(jié)構(gòu)以及對比度檢測的原理。圖4A示出了根據(jù)第一實施例的聚焦檢測部71的示意結(jié)構(gòu)。圖4B示出了根據(jù)本實施例的對比度檢測的原理。假定本實施例使用相鄰像素之間的亮度差作為對比度，并且使用在預定范圍內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)中最大的亮度差值作為對比度值。然而，注意，也可以把除了在預定范圍內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)中的最大亮度差值以外的值用作對比度值。
[0045]如圖4A所示， 聚焦檢測部71設(shè)置有將眼28的眼底上的特定位置設(shè)置為聚焦檢測對象的聚焦檢測范圍確定部711。檢查者可以通過操作操作輸入部來確定聚焦檢測范圍771。此外，聚焦檢測部71包括存儲眼底圖像的對比度值以及調(diào)焦透鏡29的位置的聚焦評價值存儲部712。本實施例通過檢測由攝像光束所形成的眼底圖像自身的對比度值進行聚焦檢測。
[0046]圖4B表示相對于由調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3所移動的調(diào)焦透鏡29的位置的對比度值轉(zhuǎn)變。如從圖4B中明顯可見，對比度值在焦點位置P2處最大，而在散焦量大的位置Pl處，對比度值減小。通過使用此對比度檢測的原理，本實施例能夠不受被檢眼的像差影響的情況下進行聚焦檢測。這是因為由調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3移動至焦點位置P2的調(diào)焦透鏡29的位置與以下位置相一致:.檢查者能夠最清楚地觀察到顯示在監(jiān)視器77上的眼底圖像的位置；以及.能夠使在攝像后顯示在監(jiān)視器77上的眼底圖像最清楚的調(diào)焦透鏡29的位置。以上已參考圖4A和4B描述了聚焦檢測部71的示意結(jié)構(gòu)和對比度檢測的原理。
[0047]以下將參考圖5A至圖5C描述發(fā)光量計算部70。圖5A示出根據(jù)第一實施例的發(fā)光量計算部70的示意結(jié)構(gòu)。圖5B是示出紅外光中對比度值轉(zhuǎn)變的概念的圖。圖5C是示出圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡位置相對應的亮度值轉(zhuǎn)變的概念的圖。
[0048]模/數(shù)轉(zhuǎn)換元件73對圖像傳感器31的各個像素的輸出模/數(shù)轉(zhuǎn)換。存儲器74暫時存儲數(shù)字數(shù)據(jù)。測光值計算部75將存儲在存儲器74內(nèi)的像素輸出中在聚焦檢測范圍內(nèi)的亮度值的最大值作為測光值輸出到發(fā)光量計算部70。然而，測光值的獲取不限于此。例如，可以配置專用測光計以測量來自眼底的反射光的量。如圖5A所示，發(fā)光量計算部70包括存儲有針對聚焦檢測而適當確定的觀察光量用的基準值的光量存儲器79，并且通過將測光值與基準值相比較確定觀察光的發(fā)光量。
[0049]在例如測光值大于基準值的情況下，發(fā)光量計算部70判斷為照明眼底的觀察光量大，并且確定發(fā)光量以使得減小光量以防止亮度值飽和。相反，在測光值小于基準值的情況下，發(fā)光量計算部70判斷為照明眼底的觀察光量小，并且確定發(fā)光量以增大光量，以便于對比度值的最大點的檢 測。
[0050]以下將描述在通過使用紅外光計算被檢眼的眼底圖像的對比度值的情況下對比度值的轉(zhuǎn)變。圖5B示出在將紅外光用作觀察光的情況下相對于由調(diào)焦透鏡驅(qū)動馬達M3所移動的調(diào)焦透鏡29的位置的對比度值轉(zhuǎn)變。盡管參考圖4B的描述為了說明對比度檢測的原理而使用了理想的對比度值轉(zhuǎn)變的圖，但是圖5B中對比度值差Dl比圖4B中的小。此外，如圖5C的圖中的實線LI所示，隨著調(diào)焦透鏡的位置在焦點方面移位至遠視側(cè)，圖像傳感器31所拍攝到的亮度值減小。隨著亮度值減小以及對比度值的差Dl減小，檢測對比度值的峰值變得更加困難。這使得難以進行正確的調(diào)焦。
[0051]包含于發(fā)光量計算部70中的光量存儲器79存儲針對聚焦檢測而適當確定的觀察光量用的基準值以及圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡29的位置對應的亮度變化值這兩者。發(fā)光量計算部70通過將由測光值計算部75計算出的測光值與存儲于光量存儲器79中的觀察光量用的基準值相比較，確定觀察光的發(fā)光量。在這種情況下，發(fā)光量計算部70通過使用存儲于光量存儲器79中的圖像傳感器31的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值，確定與調(diào)焦透鏡位置相對應的觀察光的發(fā)光量。即，發(fā)光量計算部70根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置改變觀察光量。例如，CPU61調(diào)整觀察光源17的觀察光的發(fā)光量以與圖5C中虛線L2所表示的亮度值一致，由此消除與調(diào)焦透鏡的位置相對應的變化。
[0052]盡管將變化值預先存儲在光量存儲器79中，但是本發(fā)明不限于此。例如，設(shè)備可以在移動調(diào)焦透鏡29后測量圖像傳感器31上的亮度、將測量到的亮度與存儲于光量存儲器中的基準值相比較并將測量到的亮度與基準值的差存儲在光量存儲器79中。即，設(shè)備可以將在基準值與實時測量到的亮度之間的差存儲在光量存儲器79中，并且基于在基準值與所測量并存儲的亮度之間的差改變觀察光量。
[0053]盡管本實施例使用紅外光作為觀察光源，但是本發(fā)明不限于此。即使在通過使用可見光計算被檢眼的眼底圖像的對比度值的情況下，設(shè)備也可以以與上述相同的方式根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置改變觀察光的發(fā)光量。
[0054]在本實施例中，光量存儲器79存儲了觀察光量用的基準值以及圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值。然而，本發(fā)明并不限于此。光量存儲器79可以僅存儲圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值，并且發(fā)光量計算部70可以通過使用這樣的變化值確定與調(diào)焦透鏡位置相對應的觀察光的發(fā)光量。
[0055]本實施例用于通過根據(jù)圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡的位置相對應的亮度值的變化控制來自觀察光源17的觀察光的發(fā)光量，來設(shè)置如在圖5C中虛線L2上那樣的亮度值。然而，本發(fā)明并不限于此。例如，根據(jù)在光量存儲器79中所存儲的圖像傳感器31上與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值，攝像部控制部76可以調(diào)整圖像傳感器31的增益。例如，通過使發(fā)光量計算部70通知攝像部控制部76與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的變化值、并且接著使攝像部控制部76根據(jù)變化值控制圖像傳感器31的增益來實現(xiàn)該操作。在這種情況下，例如，設(shè)備根據(jù)在移動調(diào)焦透鏡29時預先獲得的圖像來獲得與調(diào)焦透鏡29的各個位置處的圖像的亮度大致一致的值，并且使用這樣的值作為變化值。接著，設(shè)備將調(diào)焦透鏡29的位置和變化值彼此相對應地存儲在光量存儲器79中。
[0056]代替以上述方式控制觀察光源17的發(fā)光量或圖像傳感器31的增益，設(shè)備可以基于存儲在光量存儲器79中的變化值，將存儲在聚焦評價值存儲部712中并根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置進行轉(zhuǎn)變的對比度值 作出偏移。在這種情況下，發(fā)光量計算部70向聚焦檢測部71通知存儲于光量存儲器79中的圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值。聚焦檢測部71基于所通知的變化值使存儲于聚焦評價值存儲部712中的對比度值偏移。例如，可以通過針對獲得的圖像進行階調(diào)轉(zhuǎn)換改變對比度值。在這種情況下，例如，設(shè)備從在移動調(diào)焦透鏡29時預先獲得的圖像獲得與在調(diào)焦透鏡29的各個位置處的圖像的亮度大致一致的階調(diào)轉(zhuǎn)換特征。接著，設(shè)備將這些階調(diào)轉(zhuǎn)換特征與調(diào)焦透鏡29的位置和變化值相對應地存儲在光量存儲器79中。注意，可以將上述控制方法的一部分或全部相結(jié)合，即，對觀察光源17的發(fā)光量的控制、對圖像傳感器31的增益的控制以及對對比度值的偏移控制。
[0057]以上已參考圖5A至5C描述了發(fā)光量計算部70。以下將參考圖6描述根據(jù)本實施例的眼底照相機100的自動調(diào)焦處理。
[0058]在步驟S601中，在檢查者發(fā)出開始自動調(diào)焦的指示的情況下，測光值計算部75根據(jù)存儲器74中所存儲的像素計算在聚焦檢測范圍內(nèi)亮度值的最大值作為測光值，并且將測光值輸出至發(fā)光量計算部70。在步驟S602中，發(fā)光量計算部70將存儲于光量存儲器79中的發(fā)光量用的基準值與步驟S601中計算出的測光值相比較，來確定來自觀察光源17的觀察光的發(fā)光量以使得例如測光值和基準值一致。此外，在步驟S602中，發(fā)光量計算部70將步驟S601中計算出的測光值與存儲于光量存儲器79中的、圖像傳感器31上的和調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值相比較。接著，發(fā)光量計算部70確定觀察光源17的發(fā)光量以補償與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的變化值。在步驟S603中，發(fā)光量計算部70控制觀察光源控制電路69從而以在步驟S602中所確定的觀察光的量照射眼底。也就是說，發(fā)光量控制部70控制觀察光量以使得測光值與存儲于光量存儲器79中的基準值相一致。通過該操作，設(shè)備以在步驟S602中所確定的根據(jù)調(diào)焦透鏡29的位置的觀察光來照射眼底。
[0059]在步驟S604中，聚焦檢測部71基于從攝像部78所獲得的圖像計算對比度值。在步驟S605中，聚焦檢測部71將步驟S604中計算出的對比度值以及調(diào)焦透鏡29的位置記錄在聚焦評價值存儲部712上。在步驟S606中，聚焦檢測部71檢測步驟S605中記錄在聚焦評價值存儲部712上的對比度值是否包括如圖4B中示出的位置P2那樣的最大點。
[0060]在聚焦檢測部71在步驟S606中未檢測到任何最大點的情況下，處理進入步驟S607，在該步驟中CPU61通過以預定移動量驅(qū)動調(diào)焦透鏡29改變調(diào)焦透鏡的位置。在步驟S608中，CPU61基于如圖5C所示的調(diào)焦透鏡位置和亮度值之間的關(guān)系調(diào)整來自觀察光源17的觀察光的發(fā)光量，并且通過消除與調(diào)焦透鏡的位置相對應的變化來調(diào)整對比度值。接著處理返回步驟S604。隨后，CPU61重復步驟S607、S608、S604以及S605直到在步驟S606中檢測到對比度值的最大點。
[0061]在聚焦檢測部71在步驟S606中檢測到最大點的情況下，處理進入步驟S609。在步驟S609中，聚焦檢測部71計算調(diào)焦透鏡29的移動量。在這種情況下，調(diào)焦透鏡29的移動量是調(diào)焦透鏡到最大點的檢測位置的驅(qū)動量。在步驟S610中，CPU61根據(jù)在步驟S609中計算出的調(diào)焦透鏡29的移動量驅(qū)動調(diào)焦透鏡29以將調(diào)焦透鏡29的位置移動至對比度值的最大值的位置。通過以上操作，即使在不同的被檢體的眼28在諸如非球面像差和散光等的像差上具有個體差異的情況下，也可以進行與該像差相對應的焦點調(diào)整。注意，發(fā)光量計算部70基于在步驟S609中計算出的調(diào)焦透鏡29的位置處的觀察光量變化值來控制攝像光源13的發(fā)光量。例如，發(fā)光量計算部70以在調(diào)焦透鏡29的位置處的觀察光量變化值來改變攝像光源13的發(fā)光量。注意，可以通過使用近似表達式根據(jù)存儲于光量存儲器79中的變化值獲得在調(diào)焦透鏡29的位置處的觀察光量變化值。接著，設(shè)備以該控制后的光量進行拍攝。
[0062]以上自動調(diào)焦操作在被設(shè)計為通過使用紅外光進行觀察的無散瞳眼底照相機中特別有效。由于眼底上的中大血管相對于紅外光的對比度較低，因此難以出現(xiàn)相對于調(diào)焦透鏡位置的對比度值差異。因此，難以在自動調(diào)焦中檢測到與圖4B中所示的最大點相對應的位置P2。因此，有必要增大用于照明眼底的紅外LED的發(fā)光量以盡可能增大觀察圖像的對比度。然而，如果眼底變得比所需更亮，則會發(fā)生亮度值飽和，導致無法正確地計算對比度值。與此相對，根據(jù)本實施例的眼底照相機100通過在計算對比度值前計算并且控制適當?shù)挠^察光量而預先防止了亮度值飽和，并且相對于根據(jù)調(diào)焦透鏡29的位置變化的亮度值來校正觀察光量。這使得可以穩(wěn)定地計算對比度值并且使得進行正確的聚焦檢測。
[0063][第二實施例]
[0064]以下將參考圖7至9詳細描述根據(jù)第二實施例的眼底照相機100。第一實施例已經(jīng)例示了用于通過對觀察光源17的發(fā)光量的調(diào)整、以及對圖像傳感器31的增益的調(diào)整、和/或?qū)y量到的對比度值的偏移調(diào)整來去除根據(jù)調(diào)焦透鏡位置的亮度值的變化(圖5C)的影響的結(jié)構(gòu)。第二實施例用于通過移動觀察光源17來去除亮度值根據(jù)調(diào)焦透鏡的位置的變化(圖5C)的影響。[0065]根據(jù)第二實施例的眼底照相機100配置為根據(jù)存儲于發(fā)光量計算部70內(nèi)的光量存儲器79中的、圖像傳感器31上的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度變化值，相對于觀察光源部102在圖7中的箭頭171所指示的方向上移動觀察光源17。這控制了照射被檢眼的眼底的觀察光量。在增大觀察光量的情況下，眼底照相機100在接近被檢眼的方向上移動觀察光源17。在減小觀察光量的情況下，眼底照相機100在遠離眼的方向上移動觀察光源17。
[0066]將參考圖7描述根據(jù)第二實施例的眼底照相機100的示意結(jié)構(gòu)。除了第一實施例的結(jié)構(gòu)(圖1)以外，根據(jù)第二實施例的眼底照相機100包括用于在圖7中箭頭171所指示的方向上移動觀察光源17的構(gòu)件，以控制照射被檢眼28的眼底的觀察光量。附圖標記M5表示在箭頭171所指示的方向移動觀察光源17的觀察光源驅(qū)動馬達；S5表示檢測由觀察光源驅(qū)動馬達M5所移動的觀察光源17的停止位置的觀察光源位置傳感器。其它結(jié)構(gòu)與第一實施例(圖1)中所描述的相同。
[0067]以下將參考圖8描述根據(jù)第二實施例的眼底照相機100的控制結(jié)構(gòu)。圖8是示出根據(jù)第二實施例的眼底照相機100的控制結(jié)構(gòu)的框圖。除了第一實施例中所描述的控制結(jié)構(gòu)(圖2)外，根據(jù)第二實施例的眼底照相機100的控制結(jié)構(gòu)包括由CPU61所控制的M5驅(qū)動電路201、觀察光源驅(qū)動馬達M5以及觀察光源位置傳感器S5。
[0068]M5驅(qū)動電路201基于存儲于包含在發(fā)光量計算部70內(nèi)的光量存儲器79內(nèi)的、圖像傳感器31上的對應于調(diào)焦透鏡29的位置的亮度變化值，通過觀察光源驅(qū)動馬達M5來驅(qū)動觀察光源17。觀察光源位置傳感器S5是基于來自調(diào)焦透鏡位置傳感器S3的輸出。根據(jù)調(diào)焦透鏡29的位置驅(qū)動觀察光源17。其它組件與本發(fā)明的第一實施例中所描述的控制結(jié)構(gòu)(圖2)相同。
[0069]以下將參考圖9的 流程圖描述根據(jù)第二實施例的眼底照相機100的自動調(diào)焦處理。
[0070]在步驟S901中，在檢查者發(fā)出開始自動調(diào)焦的指示的情況下，測光值計算部75根據(jù)存儲器74中所存儲的像素計算在聚焦檢測范圍內(nèi)的亮度值的最大值作為測光值，并且將測光值輸出至發(fā)光量計算部70。在步驟S902中，發(fā)光量計算部70將存儲于光量存儲器79中發(fā)光量用的基準值與步驟S901中計算出的測光值相比較，來確定來自觀察光源17的發(fā)光量以使得測光值和基準值一致。此外，在步驟S902中，發(fā)光量計算部70將步驟S901中計算出的測光值與存儲于光量存儲器79中的、圖像傳感器31上的對應于調(diào)焦透鏡29的位置的亮度變化值相比較。接著，發(fā)光量計算部70基于此比較結(jié)果確定觀察光源的位置，從而補償與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的變化值。在步驟S903中，CPU61控制觀察光源控制電路69以步驟S902中所確定的觀察光的量照射眼底。在步驟S903中，CPU61通過M5驅(qū)動電路201驅(qū)動觀察光源驅(qū)動馬達M5以將觀察光源移動至步驟S902中所確定的與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的位置。
[0071 ] 在步驟S904中，聚焦檢測部71計算對比度值。在步驟S905中，聚焦檢測部71將在步驟S904中計算出的對比度值以及調(diào)焦透鏡29的位置記錄在聚焦評價值存儲部712上。在步驟S906中，聚焦檢測部71檢測步驟S905中所記錄的對比度值是否包括如圖4B中示出的位置P2那樣的最大點。
[0072] 在步驟S906中聚焦檢測部71沒有檢測到任何最大點的情況下，處理進入步驟S907，該步驟中聚焦檢測部71通過以預定移動量驅(qū)動調(diào)焦透鏡29來改變調(diào)焦透鏡位置。在步驟S908中，聚焦檢測部71調(diào)整對比度值。更具體地，M5驅(qū)動電路201根據(jù)與調(diào)焦透鏡29的位置相對應的亮度值上的變化量、來自調(diào)焦透鏡位置傳感器S3的輸出以及來自觀察光源位置傳感器S5的輸出，通過觀察光源驅(qū)動馬達M5來驅(qū)動觀察光源17。按照這種方法，設(shè)備進行控制以將觀察光源17配置在用以消除在調(diào)焦透鏡29的位置處的亮度值上的變化量的位置。隨后，設(shè)備重復步驟S907、S908、S904以及S905直至在步驟S906中檢測到對比度值的最大點。
[0073]在聚焦檢測部71在步驟S906中檢測到最大點的情況下，處理進入步驟S909。在步驟S909中，聚焦檢測部71計算調(diào)焦透鏡29的移動量。在這種情況下，調(diào)焦透鏡29的移動量是調(diào)焦透鏡到最大點的檢測位置的驅(qū)動量。在步驟S910中，聚焦檢測部71根據(jù)步驟S909中計算出的調(diào)焦透鏡29的移動量驅(qū)動調(diào)焦透鏡29以將調(diào)焦透鏡29移動至對比度值的最大值的位置。通過以上操作，即使在不同的被攝體的眼28在諸如非球面像差和散光等的像差上具有個體差異的情況下，也能夠進行與該像差相對應的焦點調(diào)整。注意，在這種情況下，如第一實施例，發(fā)光量計算部70可以基于步驟S909中計算出的在調(diào)焦透鏡29的位置處的觀察光量變化值控制攝像光源13的發(fā)光量。
[0074]如在第一實施例中那樣，以上操作在被設(shè)計為通過使用紅外光進行觀察的無散瞳眼底照相機中特別有效。由于眼底上的中大血管相對于紅外光的對比度較低，因此難以出現(xiàn)與調(diào)焦透鏡位置相關(guān)的對比度值差異。因此難以在自動調(diào)焦中檢測到與圖4B中所示的最大點相對應的位置P2。因此有必要增大用于照明眼底的紅外LED的發(fā)光量以盡可能增大觀察圖像的對比度。然而，如果眼底變得比所需更亮，則會發(fā)生亮度值飽和，導致無法正確地計算對比度值。與此相對，根據(jù)第二實施例的眼底照相機100通過在計算對比度值之前計算和控制適當?shù)挠^察光量(發(fā)光量)而預先防止了亮度值飽和，并且通過相對于根據(jù)調(diào)焦透鏡29的位置 而改變的亮度值改變觀察光源17的位置來校正觀察光量。這使得能夠穩(wěn)定地計算對比度值并使得進行正確的聚焦檢測。
[0075]本發(fā)明的方面還可以由一種系統(tǒng)或者設(shè)備(或者例如CPU或者MPU的裝置)的計算機讀出并且執(zhí)行記錄于存儲裝置上的程序以進行以上說明的實施例的功能而實現(xiàn)，還可以通過一種方法實現(xiàn)，該方法的步驟由一種系統(tǒng)或者設(shè)備的計算機通過例如讀出并且執(zhí)行記錄于存儲裝置上的程序以進行以上說明的實施例的功能而進行。為了該目的，將程序例如通過網(wǎng)絡(luò)或者從作為存儲裝置的各種存儲介質(zhì)(例如，計算機可讀取的存儲介質(zhì))提供給計算機。
[0076]盡管已經(jīng)參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功倉泛。
【權(quán)利要求】
1.一種眼科設(shè)備，包括: 照明光學系統(tǒng)，用于將來自照明光源的照明光束投影到被檢眼的眼底上； 攝像光學系統(tǒng)，用于將來自所述眼底的反射光引導至攝像部件； 計算部件，用于計算通過所述攝像部件所形成的眼底圖像的對比度值； 調(diào)焦部件，用于通過基于由所述計算部件所獲得的對比度值在所述攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡，將所述攝像光學系統(tǒng)聚焦在所述眼底上；以及 調(diào)整部件，用于基于所述調(diào)焦透鏡在所述光軸方向上的位置，調(diào)整由所述計算部件所獲得的所述對比度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科設(shè)備，其中，所述調(diào)整部件通過根據(jù)所述調(diào)焦透鏡的位置控制所述照明光源的光量來調(diào)整所述對比度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的眼科設(shè)備，其中，所述調(diào)整部件通過根據(jù)所述調(diào)焦透鏡的位置控制所述攝像部件的增益來調(diào)整所述對比度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的眼科設(shè)備，其中，所述調(diào)整部件通過根據(jù)所述調(diào)焦透鏡的位置改變提供給所述對比度值的偏移來調(diào)整所述對比度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的眼科設(shè)備，其中，所述照明光源被設(shè)置為能夠在所述照明光學系統(tǒng)的光軸方向上移動，以及 所述調(diào)整部件通過根據(jù)所述調(diào)焦透鏡的位置移動所述照明光源來調(diào)整所述對比度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的眼科設(shè)備，其中，還包括測光部件，用于對來自所述眼底的所述反射光測光， 其中，所述調(diào)整部件基于通過所述測光部件所獲得的測光值調(diào)整所述照明光源的光量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼科設(shè)備，其中，所述測光部件從所述攝像部件所獲得的圖像中的特定范圍獲取最大亮度值作為所述測光值。
8.一種用于眼科設(shè)備的控制方法，該眼科設(shè)備包括用于將來自照明光源的照明光束投影到被檢眼的眼底上的照明光學系統(tǒng)以及用于將來自所述眼底的反射光引導至攝像部件的攝像光學系統(tǒng)，所述方法包括: 計算步驟，計算通過所述攝像部件所形成的眼底圖像的對比度值； 調(diào)焦步驟，通過基于在所述計算步驟中所獲得的對比度值在所述攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡，將所述攝像光學系統(tǒng)聚焦在所述眼底上；以及 調(diào)整步驟，基于所述調(diào)焦透鏡在所述光軸方向上的位置，調(diào)整所述計算步驟中所獲得的所述對比度值。
9.一種攝像設(shè)備，包括: 攝像光學系統(tǒng)，用于將來自被攝體的光引導至攝像部件； 計算部件，用于計算通過所述攝像部件所形成的被攝體圖像的對比度值； 調(diào)焦部件，用于通過基于由所述計算部件所獲得的對比度值在所述攝像光學系統(tǒng)的光軸方向上移動調(diào)焦透鏡，將所述攝像光學系統(tǒng)聚焦在所述被攝體上；以及 調(diào)整部件，用于基于所述調(diào)焦透鏡在所述光軸方向上的位置調(diào)整由所述計算部件所獲得的所述對比度值。
【文檔編號】A61B3/12GK103784117SQ201310517816
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】大番英之, 相川聰, 中野喜隆, 齊藤洋平 申請人:佳能株式會社