DE69325074T2

DE69325074T2 - Augenheilkundegerät

Info

Publication number: DE69325074T2
Application number: DE69325074T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Iki
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: DE69325074D1; EP0596749B1; US5548355A; JPH06142045A; JP3298185B2; EP0596749A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Augenheilkundegerät und insbesondere auf ein Augenheilkundegerät zum Aufnehmen eines Bilds eines Auges, das untersucht werden soll, um die Position eines hellen Punkts zu erhalten, der durch einen Lichtstrahl gebildet ist, der auf das Auge, das untersucht werden soll, gestrahlt ist, durch eine Bildverarbeitung, und Messen der Krümmung einer Cornea oder der Augenrefraktionsleistung.

In Bezug stehender Stand der Technik

Wenn die Krümmung einer Cornea oder die Augenrefraktionsleistung in einem Augenheilkundegerät gemessen wird, wird ein Lichtstrahl auf ein Auge, das untersucht werden soll, gestrahlt, und die Position eines hellen Punkts (ein Punkt, der mit reflektiertem Licht beleuchtet ist), gebildet durch Licht, das durch die Cornea oder den Fundus des Auges bzw. den Augenhintergrund des bestrahlten Lichtstrahls reflektiert ist, muß erhalten werden.
Um diese Position zu erhalten, ist ein Verfahren zum Aufnehmen eines Bilds des Auges, das untersucht werden soll, und Ausführen einer Bildverarbeitung bekannt. Hierbei erstreckt sich ein heller Punkt normalerweise über eine Vielzahl von Pixeln. Aus diesem Grund weist das Gerät ein Programm und einen MPU (Mikroprozessor) auf, um die Position des hellen Punkts mit einer hohen Präzision zu erhalten, und das Programm wird durch den MPU ausgeführt. Alternativ kann das Gerät eine spezielle Hardware-Anordnung zum Realisieren dieser Verarbeitung aufweisen.
Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Beispiel des Programms darstellt. Die Betriebsweise dieses Ablaufdiagramms wird nachfolgend beschrieben werden.
Pixel für ein Einzelbild des Auges, das untersucht werden soll, werden in einem Speicher gespeichert. Der Speicher speichert Luminanz-Daten in Einheiten von Pixeln (Schritt S1).
Dann wird das Bild des Auges, das untersucht werden soll, in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt, wobei von jedem erwartet wird, daß er einen hellen Punkt umfaßt. Die Luminanz-Daten aller Pixel in jedem Bereich werden in Einheiten von Bereichen abgetastet und werden mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, um Pixel zu erfassen, die den Schwellwert übersteigen (oder gleich dazu oder größer als dieser sind). Die Positionen der erfaßten Pixel werden gespeichert (Schritte 52 bis S5).
Der Schwerpunkt der Pixel, die den Schwellwert übersteigen (oder gleich zu diesem oder größer als dieser sind), werden für jeden Bereich berechnet, und er wird als die Position des hellen Punkts (Schritt S6) bestimmt.
Als ein Beispiel der Hardware-Anordnung für spezielle Zwecke ist eine Technik bekannt, die in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung No. 63-49131 offenbart ist. Diese Hardware-Anordnung für spezielle Zwecke speichert Pixel in einem Bildspeicher und führt Luminanz-Daten und Positions-Informationen der Pixel, die den Schwellwert übersteigen, zu dem MPU zu. Der MPU berechnet den Schwerpunkt der Pixel, die den Schwellwert übersteigen (oder gleich zu diesem oder höher als dieser sind), für jeden Bereich und bestimmt diesen, daß er die Position des hellen Punkts ist.
Allerdings müssen bei der Technik, um zu bewirken, daß der MPU das Programm ausführt, die Luminanz-Daten aller Pixel abgetastet werden und müssen mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen werden, um Pixel zu erfassen, die den Schwellwert übersteigen (oder gleich zu diesem oder höher als dieser sind). Zum Beispiel ist in einem Bild, das durch 512 · 512 Pixel definiert ist, wobei die gesamte Anzahl von Pixeln 262.414 beträgt, und gerade wenn ein Hochgeschwindigkeits- MPU verwendet wird, zu viel Zeit zur Verarbeitung erforderlich.
In dem Beispiel, das die Hardware-Anordnung für spezielle Zwecke aufweist, ist die Anordnung des Geräts kompliziert, was zu einem kostenintensiven Gerät führt. Die US-A-4859051 beschreibt ein Augentestgerät, das ein Cornea-Meßsystem zum Projizieren eines ringförmigen Musters zum Messen des Krümmungsradius der Cornea besitzt. Das Augentestgerät besitzt einen elektrischen Schaltkreis, der eine Steuereinheit umfaßt, die Berechnungen in Bezug auf Bild-Daten durchführt, die von einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) aufgenommen sind. Ein Einzelbildspeicher ist mit dem Steuerschaltkreis zum Speichern von Daten für einen Bildschirm verbunden. Andere Speicher sind zum Speichern gemessener Charakteristika des Auges, das getestet werden soll, berechnet aus den Daten, die in dem Einzelbildspeicher gespeichert sind, vorgesehen.
Die US-A-4678297 beschreibt ein Augenheilkunde-Instrument zum Ausführen einer Augenmessung mit einer Zielmarkierung, die auf das Auge projiziert ist, das untersucht werden soll, und einen Steuerschaltkreis zum Bestimmen der Genauigkeit der Ausrichtung des Auges, das untersucht werden soll. Wenn die Größe einer Abweichung der Ausrichtung des Auges einen zulässigen Wert übersteigt, gibt die Vorrichtung eine Warnung für diesen Effekt aus.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es würde vorteilhaft sein, ein Augenheilkundegerät zu schaffen, das eine Verarbeitung zum Erfassen der Position eines hellen Punkts unter einer hohen Geschwindigkeit ausführen kann und eine einfache, kostengünstige Anordnung des Geräts besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Augenheilkundegerät geschaffen, das aufweist:
eine Strahlungseinrichtung zum Strahlen von Licht auf ein Auge, das untersucht werden soll;
eine Bildaufnahmeeinrichtung, die eine Anzahl von Pixeln zum Produzieren von Bild- Daten des Auges, das untersucht werden soll, besitzt, das mit Licht bestrahlt wird, das von der Strahlungseinrichtung emittiert ist;
eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Bild-Daten, die durch Pixel der Bildaufnahmeeinrichtung produziert sind, mit einem Schwellwert, der im voraus für die Bild-Daten bestimmt ist;
eine Speichereinrichtung zum Speichern von Informationen, die die Position eines Pixels anzeigen, was Bild-Daten produziert, die dahingehend bestimmt sind, größer als der Schwellwert zu sein, durch die Vergleichseinrichtung; und
eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Werts entsprechend einer Charakteristik des Auges, das untersucht werden soll, auf der Basis der Positions-Informationen, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung so angeordnet ist, um den Vergleich der Bild-Daten in einer Realzeit durchzuführen, wenn die Bild-Daten von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegeben werden.
Die Vorrichtung weist weiterhin auf:
eine erste Speichereinrichtung, in der der Schwellwert gespeichert ist,
wobei die Vergleichseinrichtung die Bild-Informationswerte, die direkt von der Bildaufnahmeeinrichtung eingegeben sind, mit dem Schwellwert, der in der ersten Speichereinrichtung gespeichert ist, vergleicht.
Die Bildaufnahmeeinrichtung kann eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, und die Speichereinrichtung kann Informationen, die mindestens einem Pixel zugeordnet sind, von dem ein Bild-Informationswert, größer als der Schwellwert, erhalten wird, speichern.
Weiterhin kann die Berechnungseinrichtung die Krümmung der Cornea des Auges, das untersucht werden soll, oder die Augenrefraktionslelstung des Auges, das untersucht werden soll, berechnen.
In dem Augenheilkundegerät der vorliegenden Erfindung können erforderliche, gemessene Werte eines Auges, das untersucht werden soll, dessen Bild durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, unter einer hohen Geschwindigkeit berechnet werden, und das Gerät besitzt eine einfache, kostengünstige Anordnung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das ein optisches System eines Augenheilkundegeräts zum Messen der Krümmung einer Cornea gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht, die ein Bild, das durch eine Bildaufnahmeeinheit aufgenommen ist, dargestellt in Fig. 1, zeigt;
Fig. 3 zeigt eine erläuternde Ansicht von Bereichen und hellen Punkten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Positionserfassungseinheit eines hellen Punkts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt ein Schaltkreisdiagramm einer Speichersteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine Ansicht zum Erläutern eines Beispiels der Intensitätsverteilung einer Luminanz;
Fig. 7 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel zum Berechnen des Flächenbereichs eines hellen Punkts von einem Pixel darstellt;
Fig. 8 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel zum Berechnen des Schwerpunkts darstellt;
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm einer Positionserfassungseinheit für einen hellen Punkt gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt ein Schaltkreisdiagramm einer Speichersteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 zeigt eine Ansicht, die ein Einstellbeispiel von Bereichen für eine Ellipse darstellt; und
Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm eines herkömmlichen Programms.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Ausführungsform eines Augenheilkundegeräts zum Erhalten der Position eines hellen Punkts durch eine Bildverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
In dieser Ausführungsform werden die Positionen von hellen Punkten, die durch die Cornea eines Auges, das untersucht werden soll, reflektiert sind, berechnet, um die Krümmung der Cornea zu messen. Auch kann die vorliegende Erfindung bei einem Augenheilkundegerät zum Messen der Augenrefraktionsleistung angewandt werden.
Fig. 1 stellt ein optisches System eines Augenheilkundegeräts zum Messen der Krümmung einer Cornea dar. Das optische System weist ein Fixier-Index-Optik-System 100 zum Fixieren der visuellen Achse eines Auges 101, das untersucht werden soll, eine Beleuchtungseinrichtung 102 zum Strahlen eines Lichtstrahls auf das Auge 101, das untersucht werden soll, und ein Bildaufnahme-Optiksystem 103 zum Bilden eines von der Cornea reflektierten Bilds, das durch die Beleuchtungseinrichtung 102 gebildet ist, auf der Bildaufnahmeeinheit 111, auf.
Das Fixier-Index-Optiksystem 100 weist einen Totalreflexionsspiegel 104, eine Kondensorlinse 105, einen Fixier-Index 106 und eine Fixier-Index-Beleuchtungslichtquelle 107 auf. Der Fixier-Index 106 und die Fixier-Index-Beleuchtungslichtquelle 107 sind in einem Fixier-Index-Block 108 angeordnet, der in der Richtung der optischen Achse bewegbar ist.
Die Fixier-Index-Beleuchtungslichtquelle 107 gibt sichtbares Licht ab.
Wenn der Fixier-Index-Block 108 in der Richtung der optischen Achse bewegt wird, kann die Dioptrie des Auges 101, das untersucht werden soll, eingestellt werden. Die Beleuchtungseinrichtung 102 weist vier Meßlichtquellen 102a und 102b (die verbleibenden zwei Lichtquellen sind nicht dargestellt) zum Strahlen eines Lichtstrahls auf das Auge 101, das untersucht werden soll, auf.
Jede Meßlichtquelle gibt vorzugsweise infrarote Strahlen ab.
Das Bildaufnahme-Optiksystem 103 weist eine Projektionslinse 109, eine Apertur 110 und die Bildaufnahmeeinheit 111 auf.
Ein Lichtteilerelement 112, um zu ermöglichen, daß infrarote Strahlen dort hindurchführen, und zum Reflektieren von sichtbarem Licht, ist entlang der optischen Achse zwischen dem Fixier-Index-Optiksystem 100 und dem Bildaufnahme-Optiksystem 103 angeordnet.
In dem Augenheilkundegerät mit dem vorstehenden Aufbau wird Licht, das von der Fixier-Index-Beleuchtungslichtquelle 107 emittiert ist, über den Fixier-Index übertragen und wird dann auf das Auge 101, das untersucht werden soll, über die Kondensorlinse 105, den Totalreflexionsspiegel 104 und das Lichtteilerelement 112 gestrahlt.
Dann wird der Fixier-Index-Block 108 in der Richtung der optischen Achse bewegt, um die visuelle Achse des Auges 101, das untersucht werden soll, zu fixieren. In diesem Zustand wird, wenn infrarote Strahlen, die von den vier Meßlichtquellen 102a und 102b emittiert sind, auf das Auge 101, das untersucht werden soll, gestrahlt, und ein Bild auf der Cornea des Auges 101, das untersucht werden soll, wird durch die Bildaufnahmeeinheit 111 aufgenommen, wodurch ein Lichtquellenbild (auf das nachfolgend als helle Punkte Bezug genommen wird), wie in Fig. 2 dargestellt ist, gebildet wird.
Die infraroten Strahlen, die die hellen Punkte bilden, werden durch das Lichtteilerelement 112 übertragen und die Bilder der hellen Punkte werden auf der Bildaufnahmeeinheit 111 über die Projektionslinse 109 und die Apertur 110 gebildet.
Es ist anzumerken, daß das Licht, das von der Fixier-Index-Beleuchtungslichtquelle 107 emittiert ist und durch die Cornea des Auges, das untersucht werden soll, reflektiert ist, durch das Lichtteilerelement 102 reflektiert wird.
Fig. 3 stellt in größerem Detail die vier hellen Punkte, die auf der Bildaufnahmeeinheit 111, dargestellt in Fig. 2, gebildet sind, dar, und zeigt eine Ansicht zum Erläutern von Bereichen, wie eine Vielzahl von Gruppen, wobei von jeder erwartet wird, einen hellen Punkt zu umfassen, der durch den Lichtstrahl gebildet ist, der auf das Auge, das untersucht werden soll, gestrahlt und durch die Cornea reflektiert ist. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden die infraroten Strahlen, die von den Meßlichtquellen 102a und 102b (Fig. 1) emittiert sind, auf das Auge 101, das untersucht werden soll, gestrahlt, so daß die vier hellen Punkte (helle Punkte 1 bis 4) einer nach dem anderen in vier Gruppen (auf die nachfolgend als Bereiche Bezug genommen wird) umfaßt sind, erhalten durch Dividieren eines Bilds durch zwei gerade Linien 30 (y = -x + 511) und 40 (y = x).
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Bereichs, der eine Erfassung der Positionen von hellen Punkten (Positionserfassungseinheit für die hellen Punkte) des Augenheilkundegeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
Die Positionserfassungseinheit für den hellen Punkt weist eine Videokamera 111 als die Bildaufnahmeeinheit, einen Verstärker 6, einen A/D-Wandler 7, einen Einzelbildspeicher 8, eine Adressensteuereinheit 9, eine MPU (Mikroprozessoreinheit) 10, eine Verriegelung 11, eine Größenvergleichseinheit 12, einen Adressengenerator 13, eine Flächenbereichsspeichersteuereinheit 14 und einen Flächenbereichsspeicher 15 auf.
Die Videokamera 111 besitzt eine Vielzahl von Pixeln. Das Bild des Auges 101, das untersucht werden soll, wird durch die Videokamera 111 aufgenommen. Die aufgenommenen Bildsignale des Auges 101, das untersucht werden soll, werden wiederum von dem oberen, linken Pixel zu dem unteren, rechten Pixel der Videokamera 111 abgetastet und werden zu dem Verstärker 6 hin ausgegeben.
Ein Synchronisationssignal von der Videokamera 111 wird zu dem Adressengenerator 13 hin ausgegeben. Dieses Synchronisationssignal ist ein Signal, das das Pixel der Videokamera 111 darstellt, wovon das Bildsignal gerade gelesen wird.
Die Bildsignale, die zu dem Verstärker 6 eingegeben sind, werden verstärkt oder gedämpft und werden dann zu dem A/D-Wandler 7 eingegeben. Bild-Daten, die sequentiell in digitale Daten durch den A/D-Wandler 7 gewandelt sind, werden zu dem Einzelbildspeicher 8 eingegeben und dort gespeichert (memorisiert).
Der Adressengenerator 13 erzeugt eine Einzelbildspeicheradresse entsprechend dem Synchronisationssignal des Pixels, das das Bildsignal zu dem Verstärker 6 ausgibt.
Die Einzelbildspeicheradresse wird zu der Adressensteuereinheit 9 und dem Flächenbereichsspeicher 15 ausgegeben.
Wenn die Bild-Daten, die in dem Einzelbildspeicher 8 gespeichert sind, durch die MPU 10 ausgelesen sind, werden die Einzelbildspeicheradressen der erforderlichen Bild-Daten von der Adressensteuereinheit 9 zu dem Einzelbildspeicher 8 eingegeben.
Umgekehrt gibt, wenn die MPU 10 Bild-Daten in dem Einzelbildspeicher 8 speichert, die MPU 10 die Bestimmungseinzelbild-Speicheradressen zu dem Einzelbildspeicher 8 aus.
Der Vorteil, der MPU 10 zu ermöglichen, ein Lesen/Schreiben von Zugriffen zu/von dem Einzelbildspeicher 8 in dieser Art und Weise vorzunehmen, wird später beschrieben werden.
Andererseits werden die digitalen Bild-Daten, die durch den A/D-Wandler 7 gewandelt sind, in der Datenverriegelung 11 gehalten und werden dann zu dem Größenkomparator 12 ausgegeben. Die Bild-Daten werden mit einem Schwellwert verglichen, der im voraus in der MPU 10 eingestellt ist. Als Ergebnis des Vergleichs speichert, wenn Bild-Daten größer als der Schwellwert sind, die Flächenbereichsspeichersteuereinheit 14 die Einzelbildspeicheradresse zu dieser Zeit in dem Flächenbereichsspeicher 15.
Fig. 5 stellt einen Schaltkreis der Fächenbereichsspeichersteuereinheit 14, zugeordnet mit einer Schreibsteuerung zu dem Flächenbereichsspeicher 15, dar.
Wie die Fig. 5 zeigt, wird die Einzelbildspeicheradresse, erzeugt durch den Adressengenerator 13, zu der Flächenbereichsspeichersteuereinheit 14 über eine Signalleitung 31 für die X-Koordinate der Einzelbildspeicheradresse und eine Signalleitung 32 für die Y-Koordinate der Einzelbildspeicheradresse ausgegeben. Die Flächenbereichsspeichersteuereinheit 14 weist einen Inverter 18, Größenkomparatoren 16 und 17 und UND-Gatter 19a, 19b, 19c und 19d auf.
Die Signalleitung 31 für die X-Koordinate der Einzelbildspeicheradresse ist mit dem Inverter 18 und dem Größenkomparator 17 verbunden und die Signalleitung 32 für die Y-Koordinate der Einzelbildspeicheradresse ist mit den Größenkomparatoren 16 und 17 verbunden.
Der Komparator 16 ist mit den UND-Gattern 19a, 19b, 19c und 19d verbunden, und der Komparator 17 ist auch mit den UND-Gattern 19a, 19b, 19c und 19d verbunden. Der Komparator 12 ist auch mit den UND-Gattern 19a, 19b, 19c und 19d verbunden. In der Flächenbereichsspeichersteuereinheit 14 mit dem vorstehenden Aufbau wird jeder des Adressenausgangs für die X-Koordinate von der Signalleitung 31 für die X-Koordinate der Einzelbildspeicheradresse und des Adressenausgangs für die Y- Koordinate von der Signalleitung 32 der Y-Koordinate der Adresse so eingestellt, daß sie 9-Bit-Daten sind, um einen Wert anzunehmen, der von 0 bis 51 reicht. Genauer gesagt ist, wenn die X-Koordinaten-Adresse durch einen x-Wert dargestellt wird, und der x-Wert durch den Inverter 18 invertiert wird, ein x-Wert (511 - x). Der Komparator 16 nimmt den -Wert, der durch Invertieren der X-Koordinaten-Adresse erhalten ist, und einen y-Wert als die Y-Koordinaten-Adresse auf.
Der Komparator 17 nimmt den x-Wert der X-Koordinaten-Adresse und den y-Wert der Y-Koordinaten-Adresse auf.
Genauer gesagt gibt, wenn der y-Wert größer als der -Wert ist, der Komparator 16 ein H-Niveau-Signal (1) aus; ansonsten, d. h. wenn der y-Wert kleiner als der x-Wert ist, gibt der Komparator 16 ein L-Niveau-Signal (0) aus.
Wenn der y-Wert größer als der x-Wert ist, gibt der Komparator 17 ein H-Niveau-Signal (1) aus; ansonsten gibt er ein L-Niveau-Signal (0) aus.
Durch Kombinieren der Ausgänge von diesen Komparatoren 16 und 17 wird ein Signal entsprechend dem Bereich (Bereiche 1 bis 4) der Einzelbildspeicheradresse erhalten.
Genauer gesagt kann ein Bereich oberhalb oder unterhalb der geraden Linien 30 und 40 (Fig. 3) durch die Ausgänge von den Komparatoren 16 und 17 ausgedrückt werden und kann in die Bereiche 1 bis 4 klassifiziert werden.
Wenn die Signale von den Komparatoren 16 und 17 und ein Signal, das von dem Komparator 12 ausgegeben ist, wenn Bild-Daten den Schwellwert übersteigen, logisch mit UND verknüpft werden, werden Schreibsignale 14a, 14b, 14c und 14d zum Bestimmen, welcher eine der Teilspeicher 15a, 15b, 15c und 15d des Flächenbereichsspeichers 15 die Einzelbildspeicheradresse speichert, zu dem Flächenbereichsspeicher 15 ausgegeben.
Zum Beispiel wird die Einzelbildspeicheradresse in dem Bereich 1 in dem Teilspeicher 15a gespeichert; die Einzelbildspeicheradresse in dem Bereich 2 wird in dem Teilspeicher 15b gespeichert; die Einzelbildspeicheradresse in dem Bereich 3 wird in dem Teilspeicher 15c gespeichert; und die Einzelbildspeicheradresse in dem Bereich 4 wird in dem Teilspeicher 15d gespeichert.
In diesem Fall wird, um die Grenze zwischen jeweils zwei angrenzenden Bereichen zu diskriminieren, falls "< " des Komparators 16 durch "≤" ersetzt wird, oder "> " des Komparators 17 durch "≥" ersetzt wird, die Grenze auch erfaßt werden.
Die Einzelbildspeicheradresse, die von dem Adressengenerator 13 ausgegeben ist, wird in einen der Teilspeicher 15a, 15b, 15c und 15d entsprechend den Schreibsignalen 14a, 14b, 14c und 14d gespeichert.
Die Teilspeicher 15a, 15b, 15c und 15d sind Speicher, von denen jeder eine Einzelbildspeicheradresse speichert. Eine neue Einzelbildspeicheradresse wird auf der zuvor gespeicherten Einzelbildspeicheradresse überschrieben.
Nachdem die Bild-Daten des Auges 101, das untersucht werden soll, in dem Einzelbildspeicher 8 gespeichert sind, werden die Einzelbildspeicheradressen der Pixel, die zuletzt abgetastet sind, in den entsprechenden Bereichen der Pixel, die den Schwellwert in den entsprechenden Bereichen übersteigen, jeweils in den Teilspeichern 15a bis 15d gespeichert.
Der Vorteil, der MPU 10 zu ermöglichen, Lese/Schreib-Zugriffe des Einzelbildspeichers 8 vorzunehmen, ist derjenige, daß die MPU 10 bestätigen kann, ob akkurate Einzelbildspeicheradressen in dem Flächenbereichsspeicher 15 gespeichert sind. Die MPU 10 liest die Einzelbildspeicheradressen, die in den Teilspeichern 15a bis 15d gespeichert sind, aus, und berechnet die Schwerpunkte der hellen Punkte der entsprechenden Bereiche auf der Basis der ausgelesenen Einzelbildspeicheradressen.
Das Verfahren eines Berechnens der Schwerpunkte wird später beschrieben werden.
Fig. 6 stellt die positionsmäßige Beziehung zwischen den hellen Punkten, die in dem Einzelbildspeicher 8 gespeichert sind, und den Bereichen, eine vergrößerte Draufsicht eines hellen Punkts, und die Lichtintensitätsverteilung entlang einer Linie, die die Mitte des hellen Punkts kreuzt, dar.
Es ist anzumerken, daß die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf einen Punkt 1 in dem hellen Punkt 4 vorgenommen wird, wobei Punkt 1 der erste, abgetastete Punkt ist, der den Schwellwert übersteigt.
Wie die Fig. 6 zeigt, stellen Pfeile auf der vergrößerten Ansicht des hellen Punkts 4 Abtastlinien dar. In der Lichtintensitätsverteilung entlang einer Linie A-A der vergrößerten Ansicht ist die Intensität der Luminanz am höchsten in der Mitte 43 des hellen Punkts 4, der Schwellwert ist gleich zu der Intensität der Luminanz an einem Punkt 42 und die Intensität der Luminanz übersteigt den Rauschpegel an einem Punkt 41. In dem Fall des hellen Punkts 4 wird die Einzelbildspeicheradresse des Punkts 1 (eines Pixels, das darin umfaßt ist) in dem hellen Punkt 4, wobei Punkt 1 der erste, abgetastete Punkt ist, der den Schwellwert übersteigt, in dem Flächenbereichsspeicher 15d gespeichert.
In diesem Fall kann, da ein theoretischer Wert des Erkennungsflächenbereichs des hellen Punkts 4 durch das abgestrahlte Licht bestimmt wird, der Schwerpunkt des hellen Punkts 4 durch Bestimmen des Erkennungsflächenbereichs des hellen Punkts 4 von, z. B., der Strahlungsvergrößerung der Meßlichtquellen 102a und 102b berechnet werden.
Zum Beispiel wird, wie in Fig. 7 dargestellt ist, angenommen, daß der Durchmesser des hellen Punkts 4 2Rmax ist, wenn der Erkennungsflächenbereich einen theoretischen, maximalen Wert besitzt.
Wenn ein wahlweises eines der Pixel, die in dem hellen Punkt vorhanden sind, ausgewählt wird, und seine Koordinaten dargestellt sind durch (x0, y0), wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann ein Quadrat, das durch Koordinaten (x0 - 2Rmax, y0 - 2Rmax), durch Koordinaten (x0 + 2Rmax, y0-2Rmax), durch Koordinaten (x0 - 2Rmax, y0 + 2Rmax) und durch Koordinaten (x0 + 2RMax, y0 + 2Rmax) unter Bezugnahme auf die Koordinaten (x0, y0) umgeben ist, immer den gesamten, hellen Punkt umfassen.
Dies rührt daher, daß die Koordinaten (x0, y0) den Punkt O darstellen, wie in Fig. 6 dargestellt ist, und dieser Punkt entspricht dem Koordinatenwert des hellen Punkts, wobei dieser Wert den Schwellwert zuerst übersteigt.
Wenn das vorstehend erwähnte Quadrat basierend auf den Koordinaten (x0, y0) erzeugt wird, kann das Quadrat immer den gesamten, hellen Punkt umfassen.
Deshalb wird ein Quadrat bzw. ein Rechteck, das den hellen Punkt umfaßt, auf der Basis der Rahmenspeicheradresse berechnet, die in dem Flächenbereichsspeichers 15 gespeichert ist, und übersteigt den Schwellwert zuerst, und der Schwerpunkt des hellen Punkts kann für alle Pixel in dem Quadrat unter Berücksichtigung des Rauschpegels berechnet werden.
Es ist anzumerken, daß die Größe des Quadrats, das den hellen Punkt umfaßt, dargestellt in Fig. 7, verkleinert werden kann.
Genauer gesagt kann 2Rmax aus den Koordinaten (x0, y0) in der schräg rechts nach unten laufenden Richtung (zu einem Koordinatenpunkt B in Fig. 7 hin) sichergestellt werden und nur Rmax kann in einer Richtung eines Koordinatenpunkts A sichergestellt werden.
In diesem Fall ist, obwohl das Quadrat klein wird, der helle Punkt immer in dem Quadrat umfaßt. Da das Quadrat klein ist, kann die Berechnungszeit verkürzt werden. Wenn ein Quadrat, das immer einen hellen Punkt umfaßt, berechnet wird, wie vorstehend beschrieben ist, werden die Bild-Daten entsprechend dem Quadrat von dem Einzelbildspeicher 8 ausgelesen und der Schwerpunkt des hellen Punkts wird basierend auf den gelesenen Bild-Daten berechnet.
Ein Verfahren eines Berechnens des Schwerpunkts wird nachfolgend beschrieben werden.
Zum Zweck der Vereinfachung wird ein Fall nachfolgend beschrieben werden, bei dem der Schwerpunkt eines rechtwinkligen Bereichs, dargestellt in Fig. 8, berechnet werden soll. Der Bereich, der in Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt 16 Pixel, und die Adressen (X-Koordinate, Y-Koordinate) dieser Pixel sind (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 1), (2, 2), ..., (1, 4), (2, 4), (3, 4), und (4, 4), und die Luminanz-Daten dieser Pixel sind jeweils 0, 1, 1, 0, 1, 2, 2, 1, 1, 2, 2, 1, 0, 1, 1 und 0 in Folge.
In dem Bereich, dargestellt in Fig. 8, ist zum Beispiel der Rauschpegel als 1 definiert. Die Adresse eines Pixels, dessen Luminanz gleich zu oder höher als der Rauschpegel ist, ist durch (Xi, Yj) (wobei jedes i und j eins von 1, 2, 3 und 4 ist) dargestellt und die Luminanz an der Adresse (Xi, Yj) ist durch Pij dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt werden, wenn der Schwerpunkt dieses rechtwinkligen Bereichs durch (X0, Y0) dargestellt ist, X0 und Y0 wie folgt berechnet. Genauer gesagt ist der Schwerpunkt (2,5, 2,5).
Es ist anzumerken, daß die Speicher 15a bis 15d nur die Adressen speichern können, an denen der Wert der Daten den Schwellwert schließlich in jedem Bereich übersteigt.
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines Bereichs, dem eine Erfassung der Positionen von hellen Punkten (Erfassungseinheit für die Position der hellen Punkte) des Augenheilkundegeräts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
In der ersten Ausführungsform sind die Formen der Bereiche 1 bis 4 auf solche festgelegt, die in Fig. 3 dargestellt sind. Allerdings können in der zweiten Ausführungsform die Bereiche 1 bis 4 so eingestellt werden, daß sie kompliziertere Formen haben. Ein Unterschied zwischen der zweiten und der ersten Ausführungsform ist derjenige, daß ein Einzelbildspeicher 58 einen Bilddatenspeicherabschnitt 58a und einen Bereichsspeicherabschnitt 58b aufweist, und eine Flächenbereichs-Speichersteuereinheit 54 schreibt Adressen in die Speicher 15a bis 15d entsprechend Bereichen, die durch den Bereichs-Speicherabschnitt 58b bezeichnet sind.
Fig. 10 stellt einen Schaltkreis der Flächenbereichs-Speichersteuereinheit 54, die der Schreibsteuerung zu dem Speicher 15 zugeordnet ist, und die Speicherformate des Bild-Daten-Speicherabschnitts 58a und des Bereichs-Speicherabschnitts 58b des Einzelbildspeichers 58 dar.
Der Einzelbildspeicher 58 speichert Pixel-Daten (Luminanz-Informationen) von Pixel- und Bereichs-Informationen (Informationen, die die Bereiche 1 bis 4 anzeigen). Wie in Fig. 10 dargestellt ist, speichert der Einzelbildspeicher 58 eine Adresse als 16-Bit-Daten. Die unteren 8 Bits (Bits 0 bis 7) der 16-Bit-Daten speichern Bild-Daten als der Bild-Daten-Speicherabschnitt 58a, und die oberen 8 Bits (Bits 8 bis 15) speichern Bereichs-Informationen als der Bereichs-Speicherabschnitt 58b.
Von den Bereichs-Informationen der oberen 8 Bits sind Bits 12 bis 15 undefinierte Bits, um eine Vielseitigkeit zu erzielen. Bits 8 bis 11 entsprechen jeweils den Bereichen. Das bedeutet, daß, falls Bit 8 = 1 ist, dies ein Pixel des Bereichs 1; falls Bit 9 = 1 ist, dies ein Pixel des Bereichs 2; falls Bit 10 = 1 ist, dies ein Pixel des Bereichs 3; und falls Bit 11 = 1 ist, dies ein Pixel des Bereichs 4 anzeigt. Informationen, die den Bereich anzeigen, wo das entsprechende Pixel vorhanden ist, werden im voraus in den Bereichs-Speicherabschnitt 58b hinein geschrieben und die Informationen, die den Bereich anzeigen, werden durch die Steuereinheit 54 während eines Speicherns von Bild-Daten ausgelesen.
Welcher Teilspeicher des Flächenbereichsspeichers 15 den Einzelbild-Speicheradressenausgang von dem Adressengenerator 13 speichert, wird basierend auf dem Bit, das den Flächenbereich anzeigt, bestimmt, wobei dieses Bit von der Steuereinheit 54 ausgelesen wird.
Mit dieser Anordnung kann ein Schaltkreis zum Bestimmen des Bereichs, zu dem ein Pixel gehört, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, weggelassen werden. Auch kann ein Bereich, der eine komplizierte Form besitzt, eingestellt werden. Weiterhin kann die Form des Bereichs leicht geändert werden.
In dieser Ausführungsform werden die Schwerpunkte der vier hellen Punkte berechnet. Allerdings kann die vorliegende Erfindung dazu angewandt werden, eine größere Anzahl von hellen Punkten zu erfassen, was selbstverständlich ist. Auch kann die vorliegende Erfindung bei einem Fall, bei dem ein Ringbild auf die Cornea oder den Augenhintergrund projiziert wird, anstelle von hellen Punkten, angewandt werden und eine Gleichung einer Ellipse wird aus dem projizierten Bild erhalten. Um die Gleichung einer Ellipse zu erhalten, müssen nur die Koordinaten von fünf Punkten auf einer Ellipse erhalten werden. Deshalb werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist, fünf Bereiche für eine Ellipse 23 eingestellt, und die Adresse, an der die Luminanz den Schwellwert übersteigt, kann für jeden Bereich erfaßt werden.
Eine weitere, detaillierte Beschreibung der Fig. 11 wird nachfolgend angegeben werden. Wie die Fig. 11 zeigt, wird eine Lichtquelle, die ein Muster besitzt (zirkulares Muster), das mit einem zirkularen, lichtabschirmenden Bereich gebildet wird, als die Beleuchtungseinrichtung 102 verwendet, und das zirkulare bzw. kreisförmige Muster wird auf das Auge, das untersucht werden soll, projiziert. Ein zirkulares Musterbild, das durch das Auge, das untersucht werden soll, reflektiert wird, ist eine Ellipse 23, wie in Fig. 11 dargestellt ist.
Die Krümmung der Cornea wird dann basierend auf dem zirkularen Muster und der Ellipse 23 berechnet.
Wenn die Krümmung der Cornea berechnet ist, werden fünf Bereiche, von dem jeder eine vorbestimmte Breite besitzt, auf der Ellipse 23 unter gleichen, winkelmäßigen Intervallen eingestellt.
Wenn die Breite des Bereichs kleiner ist, wird die Anzahl von Punkten, die die Ellipse 23 kreuzen, kleiner, und die Berechnungsverarbeitungsgeschwindigkeit kann erhöht werden.
Deshalb wird in der nachfolgenden Beschreibung jeder Bereich durch ein Liniensegment definiert.
Genauer gesagt werden die Adressen von Pixeln der Ellipse 23, wobei diese Pixel die Bereiche kreuzen, erhalten, und wenn die Gleichung einer Ellipse basierend auf den Adressen dieser Pixel erhalten wird, kann die Krümmung des Auges, das untersucht werden soll, berechnet werden.
Es ist anzumerken, daß die Bereiche nicht immer unter gleichen, winkelmäßigen Intervallen eingestellt werden müssen.
Der Einzelbildspeicher 8 wird nicht immer in der vorliegenden Erfindung benötigt. Gerade wenn der Einzelbildspeicher 8 weggelassen wird, können Bild-Daten, die den Schwellwert übersteigen, und die Adressen der Bild-Daten erfaßt werden. Allerdings kann, wenn der Einzelbildspeicher 8 angeordnet wird, bestätigt werden, wenn die Bild-Daten den Schwellwert übersteigen, und die Adressen der Bild-Daten miteinander übereinstimmen, und die gemessenen Werte des Auges, das untersucht werden soll, können berechnet werden, während ein Bild auf einem TV-Schirm angezeigt wird.
Anstelle des Einzelbildspeichers 8 kann ein optisches Beobachtungssystem zu dem Augenheilkundegerät hinzugefügt werden.

Claims

1. Augenheilkundegerät, das aufweist: eine Strahlungseinrichtung (102) zum Strahlen von Licht auf ein Auge (101), das untersucht werden soll;

eine Bildaufnahmeeinrichtung (111), die eine Anzahl von Pixeln zum Produzieren von Bild-Daten des Auges (101), das untersucht werden soll, besitzt, das mit Licht bestrahlt wird, das von der Strahlungseinrichtung (102) emittiert ist;

eine Vergleichseinrichtung (12) zum Vergleichen der Bild-Daten, die durch Pixel der Bildaufnahmeeinrichtung produziert sind, mit einem Schwellwert, der im voraus für die Bild-Daten bestimmt ist;

eine Speichereinrichtung (15) zum Speichern von Informationen, die die Position eines Pixels anzeigen, was Bild-Daten produziert, die dahingehend bestimmt sind, größer als der Schwellwert zu sein, durch die Vergleichseinrichtung (12); und

eine Berechnungseinrichtung (10) zum Berechnen eines Werts entsprechend einer Charakteristik des Auges (101), das untersucht werden soll, auf der Basis der Positions-Informationen, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (12) so aufgebaut ist, um den Vergleich der Bild-Daten in einer Realzeit durchzuführen, wenn die Bild-Daten von der Bildaufnahmeeinrichtung (111) ausgegeben werden.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei:

das Gerät weiterhin einen Einzelbildspeicher (8, 58) zum Speichern von Bild-Daten, die von jedem der Pixel der Bildaufnahmeeinrichtung (111) erhalten sind, aufweist;

wobei die Vergleichseinrichtung (12) so aufgebaut ist, um den Vergleich zu derselben Zeit durchzuführen, zu der der Einzelbildspeicher (8, 58) die Bild-Daten speichert; und

wobei die Speichereinrichtung (15) so aufgebaut ist, um eine Adresse, in dem Einzelbildspeicher (8, 58), des Pixels, bei dem die Bild-Daten durch die Vergleichseinrichtung (12) dahingehend bestimmt sind, größer als der Schwellwert zu sein, zu speichern.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung (111) so aufgebaut ist, um helle Punkte aufzunehmen, die dann gebildet werden, wenn das Licht, das von der Strahlungseinrichtung (102) emittiert ist, durch mindestens den Augenhintergrund oder eine Cornea des Auges, das untersucht werden soll, reflektiert ist.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Berechnungseinrichtung (10) so aufgebaut ist, um den Wert entsprechend zu einer Charakteristik des Auges, das untersucht werden soll, auf der Basis der Adresse, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert ist, und der Bild-Daten, die in dem Einzelbildspeicher gespeichert sind, zu berechnen.

5. Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Berechnungseinrichtung (10) so aufgebaut ist, um die Krümmung der Cornea des Auges, das untersucht werden soll, oder die Augenrefraktionsleistung des Auges, das untersucht werden soll, zu berechnen.

6. Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Bildaufnahmeeinrichtung (111) eine Videokamera aufweist; und das Gerät weiterhin einen Wandler (7) zum Wandeln analoger Daten, die die Bild-Informationen darstellen, die von der Videokamera erhalten sind, in digitale Daten aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 1, wobei:

die Strahlungseinrichtung (102) so aufgebaut ist, um eine Vielzahl von Strahlen auf das Auge, das untersucht werden soll, zu strahlen;

die Bildaufnahmeeinrichtung (111) so aufgebaut ist, um ein Bild aufzunehmen derart, daß die Bild-Daten Daten, für helle Punkte des Auges, das untersucht werden soll, umfassen, die dann gebildet werden, wenn die Strahlen, die von der Strahlungseinrichtung (102) emittiert sind, durch das Auge, das untersucht wird, reflektiert werden;

wobei das Gerät weiterhin einen Einzelbildspeicher (8, 58) zum Speichern von Bild- Daten, die von jedem Pixel der Bildaufnahmeeinrichtung (111) erhalten sind, und eine Gruppiereinrichtung (14, 54) zum Gruppieren der Bild-Daten, die von der Bildaufnahmeeinrichtung (111) erhalten sind, in eine Vielzahl von Gruppen, wobei jede davon einen hellen Punkt umfaßt, aufweist;

wobei die Vergleichseinrichtung (12) so aufgebaut ist, um, wenn der Einzelbildspeicher (8, 58) die Bild-Daten speichert, die Bild-Daten, die von der Bildaufnahmeeinrichtung (111) erhalten sind, mit einem Schwellwert, der für jede der Gruppen bestimmt ist, zu vergleichen;

wobei die Speichereinrichtung (15) so aufgebaut ist, um eine Adresse, in dem Einzelbildspeicher (8, 58), des Pixels, bei dem die Bild-Daten durch die Vergleichseinrichtung (12) dahingehend bestimmt sind, größer als der Schwellwert zu sein, für jede der Gruppen, gruppiert durch die Gruppiereinrichtung (14, 54), zu speichern, und;

die Berechnungseinrichtung (10) so aufgebaut ist, um den Wert entsprechend zu einer Charakteristik des Auges, das untersucht werden soll, auf der Basis der Adresse, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert ist, zu berechnen.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei die Vergleichseinrichtung so aufgebaut ist, daß die Bild-Daten, die größer als der Schwellwert sind, von den Pixeln erhalten werden, die die hellen Punkte aufnehmen, und wobei die Speichereinrichtung (15) so aufgebaut ist, um, für jede der Gruppen, die Adresse mindestens eines Pixels zu speichern, das den einen hellen Punkt aufnimmt.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Gruppiereinrichtung (14, 54) eine Gruppen-Informations-Bestimmungseinrichtung (16, 17, 18) zum Bestimmen von Gruppen-Informationen für die Bild-Daten besitzt, wenn der Einzelbildspeicher (8, 58) die Bild-Daten speichert, und wobei die Speichereinrichtung (15) so aufgebaut ist, um in einer solchen Art und Weise gesteuert zu werden, um die Adresse für jede der Gruppen gemäß der Gruppen-Informationen zu speichern.

10. Gerät nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die Berechnungseinrichtung (10) so aufgebaut ist, um Rechtecke zu berechnen, von denen jedes einen hellen Punkt besitzt, auf der Basis der Adresse, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert ist, und einem wahlweisen Zustand der Strahlungseinrichtung (102), um die berechneten Rechtecke aus dem Einzelbildspeicher (8, 58) auszulesen und um einen Schwerpunkt der hellen Punkte zu berechnen, um dadurch den Wert entsprechend zu einer Charakteristik des Auges, das untersucht werden soll, zu berechnen.

11. Gerät nach Anspruch 2, wobei:

die Bildaufnahmeeinrichtung (111) so aufgebaut ist, um ein Bild aufzunehmen, so daß die Bild-Daten Daten für helle Punkte des Auges, das untersucht werden soll, umfassen, die dann gebildet werden, wenn die Strahlen, die von der Strahlungseinrichtung (102) emittiert sind, durch das Auge, das untersucht werden soll, reflektiert werden;

wobei das Gerät weiterhin aufweist:

eine Vorhersage/Speichereinrichtung für helle Punkte zum Vorhersagen und Speichern von Größen der hellen Punkte, die durch die Strahlen erzeugt sind;

eine Pixel-Auswahleinrichtung zum Auswählen von Pixeln nahe der Adresse, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert ist, von dem Einzelbildspeicher (8, 58) auf der Basis der Adresse, die in der Speichereinrichtung (15) gespeichert ist, und der Größen der hellen Punkte, die in der Vorhersage/Speichereinrichtung für die hellen Punkte gespeichert sind; und

eine Einrichtung zum Extrahieren von Pixeln, die Bild-Daten produzieren, die den Schwellwert übersteigen, von den Pixeln, die durch die Pixel-Auswahleinrichtung ausgewählt sind; und

wobei die Berechnungseinrichtung so aufgebaut ist, um eine Position eines Schwerpunkts der hellen Punkte auf der Basis der Pixel, die durch die Extraktionseinrichtung extrahiert sind, zu berechnen, um so den Wert entsprechend zu einer Charakteristik des Auges, das untersucht werden soll, zu erhalten.