专利名称：眼科摄像设备及其控制方法已知以下传统的眼科摄像设备该眼科摄像设备将诸如可见光等的摄像光照射到被检者的眼睛的眼底上，并且接收来自该眼底的反射光以得到眼底图像。由于针对各被检者的眼睛的眼底的反射率因个体差异和病理变化而不同，因此提供了用于适当控制图像传感器要接收到的摄像光的光量的技术。作为该技术的例子，日本特开平04-150831论述了用于基于照射到被检者的眼睛上并被眼底反射的红外光来确定可见光(摄像光)的光量的技术。然而，该技术存在以下问题由于没有考虑到视神经乳头的反射率大，因此在拍摄到的眼底图像中视神经乳头被过曝光。日本特开2005-270152论述了以下技术该技术基于照射到被检者的眼睛上的可见光中、从眼底的视神经乳头反射的可见光的光量，将视神经乳头未被过曝光的光量设置为可见光(摄像光)的光量。该技术存在摄像之前的可见光照射引起被检者的眼睛的缩瞳 (myosis)的问题。
根据本发明的一个方面，一种眼科摄像设备，包括控制单元，用于基于被照射了红外光的被检者的眼睛的眼底的红外光图像中视神经乳头的像素值，控制要照射到所述被检者的眼睛上的可见光的光量；以及摄像单元，用于拍摄被照射了具有所控制的光量的可见光的所述被检者的眼睛的眼底的图像。根据本发明的另一方面，一种眼科摄像设备，包括控制单元，用于基于照射到被检者的眼睛上的、具有第一波长段的光中从视神经乳头反射的光的光量，控制要照射到所述被检者的眼睛上的、具有不同于所述第一波长段的第二波长段的光的光量；以及摄像单元，用于拍摄被照射了具有所控制的光量并具有所述第二波长段的光的所述被检者的眼睛的眼底的图像。根据本发明的又一方面，一种眼科摄像设备用的控制方法，所述控制方法包括以下步骤基于照射到被检者的眼睛上的红外光中、从视神经乳头反射的红外光的光量，控制要照射到所述被检者的眼睛上的可见光的光量；以及拍摄被照射了具有所控制的光量的可见光的所述被检者的眼睛的眼底的图像。通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的典型实施例、特征和方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。图1示出根据第一典型实施例的眼底照相机的结构。图2A示出与视神经乳头所反射的红外光的光量和要照射到被检者的眼睛上的可见光的最大光量之间的关联有关的表信息。图2B是示出眼底的红外光反射强度的图。图 2C是示出眼底的可见光反射强度的图。图3是示出根据第一典型实施例的眼底照相机所进行的处理的流程图。图4是示出根据第二典型实施例的反射强度和摄像光量之间的关联的图。图5是示出根据第三典型实施例的眼底照相机所进行的处理的流程图。图6是示出根据第四典型实施例的反射强度和摄像光量之间的关联的图。图7是示出根据第四典型实施例的眼底照相机所进行的处理的流程图。图8A、8B、8C和8D示出摄像光量和测光值之间的关系。图8A示出视神经乳头的适当光量Vmr大于眼底的最小光量Vgb的情况。图8B示出视神经乳头的适当光量Vmr小于眼底的最小光量Vgb的情况。图8C示出视神经乳头的最大光量Vmu大于眼底的适当光量Vgr的情况。图8D示出视神经乳头的最大光量Vmu小于眼底的适当光量Vgr的情况。图9示出眼底图像的示例。图10是示出根据第五典型实施例的眼底照相机所进行的处理的流程图。图11是示出根据第六典型实施例的眼底照相机所进行的处理的流程图。
相反，当光量控制选择单元观选择了用于对整个眼底适当曝光的第二曝光控制模式时(步骤S306中为“否”)，处理进入步骤S309。在步骤S309中，发光量计算单元沈基于测光值Pg(来自整个眼底的反射观察光的平均光量)，计算对眼底图像适当曝光的摄像光量Vgr。在步骤S310中，中央控制单元19将摄像光量Vgr作为第二可见光量存储在光量存储器27中。在位置调整和焦点调整完成时，检查者按下摄像开关30(步骤S311中为“是”)， 并且处理进入步骤S312。在步骤S312中，中央控制单元19指示摄像光源控制单元M控制闪光灯光源12发出脉冲光，以通过使用光量存储器27中存储的摄像光量中最新的光量来拍摄图像。在步骤S313中，摄像单元23的图像传感器5接收从闪光灯光源12发出的并被眼底反射的可见光，以获得图像数据，由此拍摄眼底图像。中央控制单元19将图像传感器5 所获得的图像数据存储在图像存储器20中。本典型实施例使得能够以这种方式选择要对视神经乳头和整个眼底中的哪个适当曝光，并且根据该选择适当控制光量。因此，可以在明显节省了光量调节用的时间和劳动时获得所期望的图像。第四典型实施例是在第三典型实施例中选择曝光控制模式时，进行用于防止眼底图像中的视神经乳头过曝光、和图像的信噪(S/N)比下降的处理。图6是示出函数的图。横轴表示红外光量测光值相对于从红外光源14发出的光量的比P，并且纵轴表示摄像光量V。图Fmr(P)示出要照射到视神经乳头上的适当光量，并且图Fmu(P)示出要照射到视神经乳头上的最大光量。图Fgb (P)示出要照射到整个眼底上的最小光量，并且图Fgr(P)示出要照射到整个眼底上的适当光量。参考图6，尽管将这些图例示为线性函数，但根据要照射到被检者的眼睛E上的光的波长，各函数无需是线性函数。以下将参考图7来说明根据本典型实施例的眼底照相机所进行的处理。对于与图 5所示的第三典型实施例的处理相同的处理，将省略重复的说明。根据本典型实施例的光量控制处理在首先考虑到防止图像的信息总量减少、其次考虑到对所选择的视神经乳头或整个眼底适当曝光的情况下，控制光量。在步骤S406中，中央控制单元19判断光量控制选择单元28选择了哪种曝光控制模式(要优先哪个部位)。当光量控制选择单元观选择了用于对视神经乳头适当曝光的第一曝光控制模式时(步骤S406中为“是”)，处理进入步骤S407。在步骤S 407中，发光量计算单元沈根据表示来自视神经乳头的反射红外光的光量的测光值Pm计算摄像光量Vmr =Fmr (Pm) 。如上所述，与其它眼底区域相比较，视神经乳头的反射率通常明显高。在这种情况下，对视神经乳头适当曝光的摄像光量Vmr和对整个眼底适当曝光的摄像光量Vgr的关系为Vmr < Vgr。因此，当利用摄像光量Vmr拍摄眼底图像时，除视神经乳头以外的眼底区域可能曝光不足，从而可能导致除视神经乳头以外的眼底区域的S/N比下降。因此，基于测光值Pg (来自整个眼底的反射观察光的平均光量)，发光量计算单元 26计算除视神经乳头以外的眼底区域的S/N比不小于所限定的阈值的最小摄像光量Vgb = Fgb (Pg) 。
在步骤S408中，发光量计算单元沈将摄像光量Vmr与摄像光量Vgb进行比较。当判断为如图8A所示的Vmr > Vgb时(步骤S408中为“否”)，处理进入步骤S409。在步骤 S409中，中央控制单元19将摄像光量Vmr存储在光量存储器27中。相反，当判断为如图8B所示的Vmr < Vgb时(步骤S408中为“是”)，处理进入步骤S410。在步骤S410中，中央控制单元19将摄像光量Vgb存储在光量存储器27中，从而与对视神经乳头适当曝光相比、更加优先防止与除视神经乳头以外的眼底区域有关的信息丢失。当选择了用于对整个眼底适当曝光的第二曝光控制模式时(步骤S406中为 “否”)，处理进入步骤S411。在步骤S411中，基于测光值Pg (来自整个眼底的反射观察光的平均光量)，发光量计算单元26计算对眼底图像适当曝光的摄像光量Vgr。基于测光值Rn (来自视神经乳头的反射观察光的值)，发光量计算单元沈计算视神经乳头被过曝光的摄像光量Vmu，并将由此产生的值设置为最大摄像光量。在步骤S412中，发光量计算单元沈将摄像光量Vgr与摄像光量Vmu进行比较。当判断为如图8C所示的Vgr < Vmu时(步骤S412中为“是”)，处理进入步骤S413。在步骤 S413中，中央控制单元19将摄像光量Vgr存储在光量存储器27中。相反，当判断为如图8D所示的Vgr > Vmu时(步骤S412中为“否”)，处理进入步骤S414。在步骤S414中，中央控制单元19将摄像光量Vmu存储在光量存储器27中，从而与对整个眼底适当曝光相比、更加优先防止视神经乳头被过曝光。其目的在于防止在视神经乳头被过曝光时、图像的信息量明显减少。本典型实施例使得能够以这种方式选择要对视神经乳头和整个眼底中的哪个适当曝光，并且根据该选择适当控制光量。因此，可以在明显节省了光量调节用的时间和劳动时获得所期望的图像。在用于对视神经乳头适当曝光的曝光控制模式中，当眼底的S/N比落入容许值以下时，将眼底的S/N比未落入容许值以下的最小光量设置为摄像光量，由此防止由S/N比减小所引起的信息量减少。在用于对整个眼底适当曝光的曝光控制模式中，当视神经乳头被过曝光时，将视神经乳头未被过曝光的最大光量设置为摄像光量，由此防止与视神经乳头有关的信息丢失。曝光控制不限于此，并且可以进行曝光控制，以使得检查者选择优先视神经乳头的图像质量和除视神经乳头以外的眼底区域的图像质量中的哪个。在这种情况下，当选择视神经乳头或其它眼底区域时，整个眼底的S/N比可能落入容许值以下，或者在视神经乳头被过曝光时可能发生图像的过曝光。然而，对于对视神经乳头或其它眼底区域进行深入检查而言，这是有用的。利用根据第四典型实施例的眼底照相机，可以选择优先视神经乳头和除视神经乳头以外的眼底区域的哪个，从而使得检查者能够根据情形获得所期望的眼底图像。利用根据第五典型实施例的眼底照相机，摄像单元23包括从眼底图像检测视神经乳头的位置的视神经乳头位置检测单元。视神经乳头位置检测单元从眼底图像检测视神经乳头的区域，并且获取该区域的像素值作为来自视神经乳头的反射光的光量。尽管在上述典型实施例中使用通过接收红外光所获取的眼底图像的最大亮度值或像素值，但可能发生由于噪声引起的不正确检测。检测视神经乳头的位置使得能够正确检测来自视神经乳头的反射光的光量。摄像单元23中包括的视神经乳头位置检测单元基于存储器16中存储的图像传感器5的像素输出数据来检测视神经乳头的位置。视神经乳头位置检测单元无需包括在摄像单元23中，而是可以与中央控制单元19相连接。图9示出一般的眼底图像的例子。由于视神经乳头部通常是眼底图像中最亮的部位，因此视神经乳头位置检测单元将例如像素值为200以上的部位识别为视神经乳头部的候选。视神经乳头位置检测单元还考虑到大小和形状。尽管存在个体差异，但通常认为视神经乳头的面积为0. 8 6mm2。视神经乳头具有近似椭圆的形状。在本典型实施例中，视神经乳头位置检测单元将像素值等于或大于预定值、面积为0. 4mm2以上、并且近似椭圆形状的连续部位识别为视神经乳头，并且检测其位置和范围。 当视神经乳头位置检测单元能检测到眼底区域中视神经乳头的位置时，视神经乳头位置检测单元将位置信息输出至测光值计算单元18。测光值计算单元18通过使用平均值、中值和除较高的几个百分点以外的最大值来获取视神经乳头的像素值。视神经乳头的检测不限于此，还可以通过与周围像素值进行比较来进行视神经乳头的检测。以下将参考图10来说明根据第五典型实施例的眼底照相机所进行的处理。针对与第一典型实施例的处理相同的处理，将省略重复的说明。在步骤S505中，中央控制单元109判断视神经乳头的检测是否成功。当视神经乳头的检测成功时(步骤S505中为“是”)，处理进入步骤S506。当视神经乳头的检测失败时(步骤S505中为“否”)，处理进入步骤S510。在步骤 S510中，测光值计算单元18计算针对整个眼底的光量。具体地，测光值计算单元18基于眼底图像数据计算来自整个眼底的反射红外光的平均光量，以计算测光值Sg。在步骤S511中，发光量计算单元沈通过使用测量期间红外光源14发出的光量来使测光值Sg标准化以计算测光值Pg，并且参考中央控制单元19的存储单元中存储的函数来计算对整个眼底适当曝光的光量Vgr。中央控制单元19将光量Vgr作为摄像光量存储在光量存储器27中。当不能检测到视神经乳头时，自动使用针对整个眼底的摄像光量来进行摄像，从而便于摄像之前的设置。由于从图像检测到视神经乳头的位置以计算来自视神经乳头的反射光的光量，因此可以防止由于噪声引起的不正确检测，并且可以正确控制光量。可以将作为本典型实施例的特征处理的视神经乳头位置的检测应用于根据第二至第四典型实施例中的任一个的眼底照相机。在这种情况下，与第五典型实施例相同，优选设置视神经乳头位置检测单元。利用根据第六典型实施例的眼底照相机，中央控制单元19的存储单元包括用于获得最大摄像光量、适当光量和最小摄像光量的表信息。基于从红外光源14发出的红外光中来自整个眼底的反射红外光的光量来获得最大值和最小值。检查者在操作单元四上可调整的光量的范围局限于最小值和最大值之间的范围。对于与根据第一典型实施例的眼底照相机100相同的结构，将省略重复的说明。
中央控制单元19的存储单元中存储的表信息存储从红外光源14发出的被视神经乳头反射并被图像传感器5接收到的光量、以及与该光量值相对应的最大摄像光量、预先设置的适当摄像光量和最小摄像光量。最小摄像光量指使得视神经乳头的图像的S/N比不落入检查者在摄像之前的设置时预先设置的或在制造设备时预先设置的容许值以下的光量。在本典型实施例中，由于从红外光源14发出的红外光的光量是固定值，因此在表信息中，图像传感器5所接收到的红外光的光量与可见光量直接相关联。参考该表信息，中央控制单元19可以根据视神经乳头所反射的红外光的光量，适当确定图像中的视神经乳头未被过曝光、并且S/N比在容许范围内的摄像光量。以下将参考图11来说明根据本典型实施例的眼底照相机所进行的处理。对于与第一典型实施例的处理相同的处理，将省略重复的说明。在步骤S605中，发光量计算单元沈参考与测光值计算单元18所获得的红外光量测光值和视神经乳头未被过曝光的最大摄像光量之间的关联有关的表信息，以获取最大摄像光量和最小摄像光量。在步骤S606中，基于所获取的最大值和最小值，中央控制单元19 设置闪光灯光源12要发出的光量的范围。该控制可以限制检查者在操作单元四上可调整的光量。当操作单元四设置有拨盘时，可以通过限制拨盘的可移动范围或减小摄像光量的变化相对于拨盘的转动量的比来限制光量的范围。当操作单元四设置有用于改变光量的按钮时，可以限制通过使用该按钮可改变的光量的范围。当操作单元四设置有光量增加按钮和光量减少按钮时，可以限制通过使用这两个按钮可改变的光量的范围。可以使用与多个光量分别相对应的按钮中的一些按钮。作为另一例子，当检查者在操作单元四上选择位于所设置的光量范围外的光量时，可以在中央控制单元19的控制下，在监视器21上显示警告。在这种情况下，中央控制单元19和监视器21构成警告部件。警告不局限于显示，还可以通过声音或LED指示向检查者通知警告。在步骤S607中，摄像光源控制单元M获取检查者所设置的光量值，并且控制闪光灯光源12以发出具有所设置的光量的可见光。基于所反射的红外光的光量以这种方式限制在操作单元四上可调整的摄像光量的范围，这样与不限制该范围的情况相比，便于检查者调整光量。还可以使用来自整个眼底的反射红外光的平均光量来控制可见光(摄像光)的光量。这使得检查者能够在不仅考虑到视神经乳头而且考虑到其它眼底区域的情况下设置适当的摄像光量。在这种情况下，中央控制单元19的存储单元需要存储以下两种不同的表信息与视神经乳头上反射红外光的光量和摄像光(可见光)的光量之间的关联有关的表信息A、和与眼底上反射红外光的平均光量和摄像光(可见光)的光量之间的关联有关的表信息B。表信息A存储视神经乳头所反射的红外光的光量相对于所照射的红外光量的比、 以及与该比相对应的最大可见光量、适当可见光量和最小可见光量。表信息B存储眼底所反射的红外光的平均光量相对于所照射的红外光量的比、以及与该比相对应的最大可见光量、适当可见光量和最小可见光量。
摄像光量限于与由(从表信息A获得的)最大值和最小值所限定的摄像光量的范围和(从表信息B获得的)摄像光量的范围的逻辑乘(AND)集合或逻辑加(OR)集合相对应的范围。检查者可以通过从所限制的范围中选择光量来针对视神经乳头和/或整个眼底选择适当光量。在操作单元四上可选择的摄像光量的范围的限制不限于上述典型实施例。例如， 可以将摄像光量限制为与逻辑加(OR)集合相对应的范围。在这种情况下，检查者可以容易地选择同时适当照亮视神经乳头和整个眼底区域的摄像光量。检查者在操作单元四上可以选择针对视神经乳头的最大光量和适当光量的集合、或者针对整个眼底的最小摄像光量和适当摄像光量的集合。在摄像光源控制单元25进行的控制中，在不使用最小值的情况下，可以将检查者在操作单元四上可调整的摄像光量限制为最大值以下，或者在不使用最大值的情况下，可以将该摄像光量限制为最小值以上。根据本发明的方面，不仅可以采用所接收到的光量相对于所照射的光量的比作为红外光反射率值或可见光反射率值，而且可以采用许多其它值作为红外光反射率值或可见光反射率值。例如，当使用固定量作为要照射到被检者的眼睛E上的红外光时，可以使用图像传感器5所接收到的红外光的光量。根据本发明的方面，尽管利用从闪光灯光源12发出可见光的发光时间段来控制光量，但用于控制光量的方法不限于此。还可以利用从闪光灯光源12要发出的光的强度、 和快门速度即快门打开的时间段来控制光量。此外，可以利用光强度和快门速度的组合来控制图像传感器5要接收到的可见光的光量。在这种情况下，发光量计算单元沈确定图像传感器5要接收到的可见光的光量， 并且设置接收所确定的光量所需的来自闪光灯光源12的光的强度、发光的时间段和快门速度。例如，可以通过参考所存储的与光强度、发光的时间段和快门速度之间的关联有关的表信息来实现本发明的方面。还可以通过进行以下处理来实现本发明的方面。具体地，将用于实现上述典型实施例的一些功能的软件程序经由网络或各种存储介质供给至系统或设备，并且该系统或设备的计算机(或CPU或微处理器单元(MPU))载入并执行该软件程序。在这种情况下，将用于执行根据上述典型实施例的图3、5、7、10和11所示的处理的一部分的程序存储在中央控制单元19的存储单元中。然后，将该程序载入中央控制单元 19的随机存取存储器(RAM)中，并且中央控制单元19的CPU读取并执行该程序。已经基于视神经乳头所反射的红外光的大小和视神经乳头所反射的可见光的大小之间的相关关系这一发现，设计了本发明的方面。利用该相关关系使得可以基于视神经乳头所反射的红外光的光量来控制摄像光(可见光)的光量，由此使得在防止被检者的眼睛缩瞳时能够将视神经乳头暴露至所期望的光量。尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本发明涉及一种眼科摄像设备及其控制方法。所述眼科摄像设备包括控制单元，用于基于被照射了红外光的被检者的眼睛的眼底的红外光图像中视神经乳头的像素值，控制要照射到所述被检者的眼睛上的可见光的光量；以及摄像单元，用于拍摄被照射了具有所控制的光量的可见光的所述被检者的眼睛的眼底的图像。
眼科摄像设备及其控制方法
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