RU2215464C2

RU2215464C2 - Fundus camera

Info

Publication number: RU2215464C2
Application number: RU2001123291/14A
Authority: RU
Inventors: В.А. Гандурин; Л.К. Михайлова; В.К. Салахутдинов
Original assignee: Салахутдинов Виктор Камильевич
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: medical devices and instruments for diagnostication; applicable for visual examination and digital recording of image of eye fundus. SUBSTANCE: method of fundus camera includes fixation of spatial-angular position of examined eye on accommodated on infinity point light source, projection of actual image of eye fundus on television receiver, conversion of obtained image into television signal, its recording in computer memory and displaying on monitor screen. Eye bottom is illuminated with light pulses synchronous with signal of frame synchronization of telecamera so that spectral composition of each previous light pulse differs from spectral composition of next light pulse. Telecamera is monochrome. EFFECT: reduced illumination level of eye fundus and provided fullcover recording of eye fundus image in real time. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинских приборов и инструментов для диагностических целей и может быть использовано для визуального наблюдения и регистрации изображения глазного дна. The invention relates to the field of medical devices and instruments for diagnostic purposes and can be used for visual observation and registration of the fundus image.

Известно устройство для визуализации и регистрации изображения глазного дна (Патент США 5300964 от 05.04.94 г.), состоящий из входного объектива, кольцевого зеркала с прозрачным окном на оптической оси системы, проекционной оптической системы, фоторегистрирующего материала, окуляра и осветителя, выполненного в виде коллиматора и спектрального фильтра, за которым соосно расположены и оптически связаны два источника света, один из которых непрерывный, а другой импульсный. A device for visualization and registration of the fundus image (US Patent 5,300,964 dated 04/05/94), consisting of an input lens, an annular mirror with a transparent window on the optical axis of the system, a projection optical system, a photo-recording material, an eyepiece, and an illuminator, is made in the form a collimator and a spectral filter, behind which two light sources are coaxially located and optically connected, one of which is continuous and the other pulsed.

Этим устройством реализуется способ визуализации глазного дна, по которому пациент фиксирует взгляд на неподвижном точечном предмете, расположенном так, чтобы за счет разворота глаза в поле зрения прибора помещалась нужная область глазного дна. При этом коллимированный свет от непрерывного источника с помощью кольцевого зеркала и объектива проектируют на зрачок пациента и он, пройдя сквозь хрусталик, освещает глазное дно. Рассеянный на глазном дне свет вновь проходит через хрусталик и с помощью объектива и проекционной оптической системы формируется в плоскости фоторегистрирующего материала в полноцветное или монохромное действительное изображение глазного дна. Это изображение, с помощью опущенного подъемного зеркала, визуально наблюдают через окуляр. This device implements a method for visualizing the fundus, according to which the patient fixes his gaze on a fixed point object, located so that due to the rotation of the eye, the desired region of the fundus is placed in the field of view of the device. In this case, collimated light from a continuous source with the help of an annular mirror and a lens is projected onto the pupil of the patient and he, passing through the lens, illuminates the fundus. The light scattered on the fundus again passes through the lens and, using a lens and a projection optical system, is formed in the plane of the photo-recording material into a full-color or monochrome real image of the fundus. This image, using a lowered lifting mirror, is visually observed through the eyepiece.

Для регистрации изображения на фотоматериале глазное дно освещают короткой вспышкой импульсной лампы. To register an image on photographic material, the fundus is illuminated with a short flash of a flash lamp.

Недостаток прибора и реализуемого с его помощью способа состоит в том, что он обеспечивает низкую чувствительность и не обеспечивает полноцветной цифровой регистрации в реальном времени. The disadvantage of the device and the method implemented with its help is that it provides low sensitivity and does not provide full-color digital registration in real time.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является патент США 5943116 от 24.08.99 г. Устройство состоит из аккомодированных на бесконечность точечных источников света, входного объектива, кольцевого зеркала с прозрачным окном на оптической оси системы, проекционной оптической системы, регистратора изображения в виде телевизионной ПЗС камеры, который сопряжен с компьютером, и осветителя, выполненного в виде коллиматора, за которым расположены оптически связанный с входным объективом непрерывный источник света и спектральный фильтр. Closest to the claimed device in technical essence is US patent 5943116 from 08.24.99. The device consists of infinitely adapted point light sources, an input lens, an annular mirror with a transparent window on the optical axis of the system, a projection optical system, and an image recorder in the form of a television CCD camera, which is paired with a computer, and a illuminator made in the form of a collimator, behind which there is a continuous light source optically coupled to the input lens and a spectrum cial filter.

Этим устройством реализуется способ, состоящий в том, что пациент фиксирует взгляд на одном из аккомодированных на бесконечность непрерывных точечных источников света. При этом коллимированный свет осветителя с помощью кольцевого зеркала и объектива проектируют на зрачок пациента так, что он, пройдя сквозь хрусталик, освещает глазное дно. Рассеянный на глазном дне свет осветителя вновь проходит через хрусталик и с помощью объектива и проекционной оптической системы формирует в действительное изображение глазного дна. Это изображение преобразуют цветной ПЗС камерой в стандартный цветной телевизионной сигнал, который регистрируют в цифровом виде в памяти компьютера и в виде телевизионного изображения визуально наблюдают на экране цветного монитора. This device implements a method consisting in the fact that the patient fixes his eyes on one of the continuous point light sources accommodated for infinity. At the same time, the collimated light of the illuminator is projected onto the patient’s pupil with the help of an annular mirror and a lens so that, passing through the lens, it illuminates the fundus. The illuminator light scattered on the fundus again passes through the lens and, using a lens and a projection optical system, forms the fundus in the actual image. This image is converted by a color CCD camera into a standard color television signal, which is recorded digitally in the computer's memory and visually observed as a television image on a color monitor screen.

Недостатки обусловлены тем, что чувствительность цветной ПЗС камеры низкая и она не позволяет обеспечить высококачественной полноцветной регистрации в реальном времени в условиях освещения глазного дна белым светом с энергией в пределах санитарных норм. The disadvantages are due to the fact that the sensitivity of the color CCD camera is low and it does not allow to provide high-quality full-color registration in real time in the conditions of illumination of the fundus with white light with energy within the sanitary norms.

Технический результат изобретения состоит в уменьшении уровня освещения глазного дна и обеспечении полноцветной регистрации изображения глазного дна в реальном времени. The technical result of the invention consists in reducing the level of illumination of the fundus and providing full-color registration of the fundus image in real time.

Этот результат достигается тем, что в способе визуализации и регистрации цветного изображения глазного дна, включающем фиксацию пространственно-углового положения глаза на аккомодированном на бесконечность точечном источнике света, освещение глаза от источника света, проецирование действительного изображения глазного дна на телевизионном приемнике в виде телевизионной камеры, преобразование полученного изображения в цветной телевизионный сигнал, его регистрацию в памяти компьютера и отображение на экране монитора, освещение глаза осуществляют последовательностью световых импульсов с различной для каждого длиной волны, синхронизированных с сигналом кадровой синхронизации телевизионной камеры, в качестве которой используют черно-белую камеру. This result is achieved by the fact that in the method of visualizing and recording a color image of the fundus, including fixing the spatial-angular position of the eye on an infinite point source of light, lighting the eye from a light source, projecting a valid image of the fundus on a television receiver in the form of a television camera, conversion of the received image into a color television signal, its registration in the computer memory and display on the monitor screen, eye lighting carried sequence of optical pulses with different wavelengths for each synchronized to a vertical synchronizing signal of the television camera, which is used as a black and white camera.

Новизна заявленных признаков состоит в применении последовательного во времени освещения глазного дна световыми импульсами различной длины волны и регистрации цветного изображения с помощью черно-белой камеры. При этом получение каждого полноцветного кадра реализуется за счет компьютерной обработки серии черно-белых изображений, каждое из которых получено при освещении глаза светом с различной длиной волны. The novelty of the claimed features consists in the use of sequentially illuminating the fundus with light pulses of different wavelengths and recording a color image using a black and white camera. Moreover, each full-color frame is obtained by computer processing a series of black-and-white images, each of which is obtained by illuminating the eyes with light with a different wavelength.

Положительный эффект достигается за счет того, что световая чувствительность черно-белой телевизионной камеры более чем на порядок выше чем у (используемой в прототипе) цветной камеры. A positive effect is achieved due to the fact that the light sensitivity of a black and white television camera is more than an order of magnitude higher than that of a color camera (used in the prototype).

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 представлена схема используемого для реализации способа устройства. Figure 1 presents a diagram used to implement the method of the device.

На Фиг. 2 представлена временная диаграмма, где на Фиг.2А представлены импульсы кадровой синхронизации телекамеры (ПЗС камеры), на Фиг.2Б - световые импульсы с длиной волны λ₁, на Фиг.2В - световые импульсы с длиной волны λ₂, на Фиг.2Г - световые импульсы с длиной волны

Схема устройства представлена на Фиг.1. Она состоит из 1-2-аккомодированных на бесконечность точечных источников света, 3 - входного объектива, 4 - оптической системы осветителя, 5 - полноцветного светодиода в виде трех источников с излучением в голубой, зеленой и красной области спектра, управляемого 6 - коммутатором. Кроме того, схема включает как самостоятельный оптический элемент 11 - глаз пациента, 7 - кольцевое зеркало с прозрачным окном на оптической оси, 8 - проекционную оптическую систему, 9 - черно-белую телевизионную ПЗС камеру и 10 - компьютер с цветным монитором.In FIG. 2 is a timing chart where FIG. 2A shows the pulses of frame synchronization of a camera (CCD camera), FIG. 2B shows light pulses with a wavelength of λ ₁ , FIG. 2B shows light pulses of a wavelength of λ ₂ , FIG. 2G - light pulses with a wavelength

The device diagram is presented in figure 1. It consists of 1-2 point light sources accommodated for infinity, 3 - an input lens, 4 - an optical illuminator system, 5 - a full-color LED in the form of three sources with radiation in the blue, green and red spectral regions controlled by a 6 - switch. In addition, the circuit includes as an independent optical element 11 — the patient’s eye, 7 — an annular mirror with a transparent window on the optical axis, 8 — a projection optical system, 9 — a black-and-white television CCD camera, and 10 — a computer with a color monitor.

По управляющему сигналу компьютера 10 включается один из точечных источников света 1. При этом пациент фиксирует зрение глаза 11 на источнике света 1 и, тем самым, фиксирует пространственно угловое положение глаза 11 относительно поля зрения прибора. According to the control signal of the computer 10, one of the point sources of light 1 is turned on. In this case, the patient fixes the eyesight of the eye 11 on the light source 1 and, thereby, fixes the spatially angular position of the eye 11 relative to the field of view of the device.

Далее на коммутатор 6 поступает от компьютера 10 синхронизированный с сигналом кадровой синхронизации (см. Фиг.2а) камеры 9 управляющий сигнал. По этому сигналу, на время одного кадра, включается один из источников 5, свет которого, пройдя через оптическую систему осветителя и отразившись от кольцевого зеркала 7, с помощью объектива 3 освещает глазное дно 12 глаза 11. Рассеянный на глазном дне 12 глаза 11 свет с помощью объектива 3 и проекционной оптической системы 8 формирует на камере 9 действительное изображение глазного дна. Это изображение с помощью камеры 9 преобразуется в электрический сигнал, который поступает в компьютер 10, где и регистрируется в цифровом виде. На следующем кадре включается другой источник 5 (см. Фиг.2б, в, г) с длиной волны излучения, отличной от предыдущего. Next, the switch 6 receives from the computer 10 a control signal synchronized with the frame synchronization signal (see Fig. 2a) of the camera 9. According to this signal, for one frame, one of the sources 5 is turned on, the light of which, passing through the optical system of the illuminator and reflected from the annular mirror 7, with the help of a lens 3 illuminates the fundus of the eye 12. The light scattered from the fundus of the eye 12 eyes 11 using the lens 3 and the projection optical system 8 forms on the camera 9 a valid image of the fundus. This image using the camera 9 is converted into an electrical signal, which enters the computer 10, where it is recorded in digital form. In the next frame, another source 5 is switched on (see Fig. 2b, c, d) with a radiation wavelength different from the previous one.

Таким образом, в течение трех кадров ПЗС камеры в памяти компьютера регистрируются три изображения, снятые в красной, зеленой и голубой областях спектра. После чего из записей трех черно-белых изображений программно формируется один выходной полноцветный видеосигнал, который отображается в виде цветного изображения на экране монитора и регистрируется в буферной памяти компьютера. Thus, during three frames of the CCD camera, three images recorded in the red, green, and blue spectral regions are recorded in the computer memory. After that, from the records of three black-and-white images, one full-color video signal is generated programmatically, which is displayed as a color image on the monitor screen and is recorded in the computer's buffer memory.

Claims

A method for visualizing and recording a color image of the fundus, including fixing the spatial-angular position of the examined eye on an infinitely localized point light source, projecting a valid fundus image on a television receiver in the form of a television camera, converting the received image into a television signal, recording it in a computer memory and display on a monitor screen, characterized in that the fundus is illuminated by a sequence of light new pulses with different wavelengths for each, synchronized with the frame synchronization signal of the television camera, which is used as a black and white television camera.