Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Belichtung von Fundusaufnahmen für

Funduskameras zur Beobachtung, Untersuchung, Diagnose und Therapie eines Augenhintergrundes, wenn im Fundusbild eine sehr hohe Dynamik, sehr dunkle und sehr helle Bereiche enthalten sind.

Es ist bekannt, dass bei der Beobachtung, Untersuchung und zur Diagnose des Augenhintergrundes eines Patienten mit einer Funduskamera das Problem auftritt, dass die

vorhandene automatische Belichtung nur einen flächig integralen Wert für das gesamte Fundusbild misst und dass bei Erreichen eines Schwellwertes die Beleuchtung, z.B. eine Blitzlampe, abgeschaltet wird. Dieses Prinzip ist von Nachteil, wenn im Fundusbild eine sehr hohe Dynamik, sehr helle und sehr dunkle Bereiche enthalten sind. Die Dynamik eines Fundusbildes gibt dabei das Verhältnis aus der höchsten und der niedrigsten im Bild enthaltenen

Intensitäten an. Die Integration über das gesamte Bild eines Fundus mit sehr hoher Dynamik enthält dann bei

Erreichen des Schwellwertes überstrahlte Bereiche und diese führen zu einer schlechteren Bildqualität. Deshalb ist es gerade in der Ophthalmologie für die Untersuchungen des Auges, verbunden mit der Abbildung von einzelnen

Augenabschnitten wichtig, dass insbesondere bei

Einzelbildern mit einer hohen Dynamik sowohl alle

Strukturen eindeutig abgebildet werden und gleichzeitig gut erkennbar sind. Aus dem Stand der Technik sind deshalb eine Vielzahl von technischen Lösungen bekannt, um diese

Bedingungen für eine sehr gute Bildqualität zu erreichen. So ist aus der DE 10 2007 046 210 AI eine Anordnung und ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit einer erweiterten Dynamik bekannt, indem mindestens ein Strahlteiler,

insbesondere mit einem asymmetrischen Teilungsverhältnis, und mindestens zwei Bildsensoren über mindestens einen Strahlteiler in einen gemeinsamen Abbildungsstrahlengang eingespiegelt werden. Aus der DE 10 2009 030 467 AI ist weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufnahme hochdynamischer Fundus- und Spaltbilder bei sehr geringer Beleuchtungsintensität bekannt, indem die Vorrichtung ein zweites opto-elektronisches Sensor-Array und einen

zusätzlichen Strahlteiler zur Aufteilung des vom Auge reflektierten Lichtes aufweist. Beide opto-elektronischen Sensor-Arrays nehmen das vom Auge reflektierte Licht auf und leiten die Ausgangssignale der Auswerteeinheit zu.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Belichtung von Fundusaufnahmen zu schaffen, durch die ein lokales Maximum im Fundusbild bewertet wird, um eine deutlich bessere Bildqualität zu erhalten, mit einer einfachen und kostengünstigen Anordnung zur

automatischen Belichtung sowie einer einfachen Bedienung bei gleichzeitiger Optimierung der Belichtungssteuerung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist und durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen

Ansprüche .

Erfindungsgemäß weist die Anordnung zur automatischen

Belichtung von Fundusaufnahmen ein mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbundenen Bildsensor mit einer örtlichen Mindestauflösung von Pixeln und einer sehr hohen

Bildfrequenz auf, wobei eine Bewertung eines

charakteristischen Wertes (z.B. einer oder mehrerer lokalen maximalen Intensitäten) im Fundusbild erfolgt und die

Steuer- und Auswerteeinheit den Datenstrom der

charakteristischen Werte (z.B. der maximalen Intensitäten) mit einem Schwellwert vergleicht und bei Überschreitung des Schwellwerts ein Signal zur Abschaltung einer

Beleuchtungseinheit erzeugt. Gegenüber der bekannten automatischen Belichtung, die nur einen flächig integralen Wert für das gesamte Fundusbild misst, ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung zur automatischen Belichtung eine bessere Bildqualität, da die Fundusaufnahmen keine überstrahlten Bereiche mehr aufweisen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass zur Abbildung eines kleinen Feldes auf den ersten

Bildsensor zur Erfassung aller für die Belichtung

relevanten Retinabereiche ein zweiter Bildsensor vorgesehen ist. Zur Abbildung des Fundusbildes auf den ersten

Bildsensor und den zweiten Bildsensor in einen gemeinsamen Abbildungsstrahlengang ist ein Strahlteiler vorgesehen, der zu den Bildsensoren ein unterschiedliches jeweils

unsymmetrisches Teilungsverhältnis aufweist. Der

Strahlteiler weist dabei zu dem ersten Bildsensor ein kleines Teilungsverhältnis und zu dem zweiten Bildsensor ein großes Teilungsverhältnis auf, so dass dadurch

unterschiedliche Strahlungsenergien im reflektierten und transmittierten Licht mit geringem Aufwand ermöglicht werden. Der erste Bildsensor weist weiterhin bevorzugt eine spektrale Empfindlichkeit von blau bis infrarot auf.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass der erste Bildsensor zur Optimierung der Belichtungssteuerung vorgesehen ist, derart, dass zur Optimierung der Belichtungssteuerung sowohl eine minimale Intensität des Fundusbildes als auch das Integral aller Intensitäten ausgelesen wird, oder zur Optimierung der Belichtungssteuerung insbesondere für

Mindestbelichtungen werden gezielt ausgewählte dunkle

Bereiche des Fundusbildes betrachtet.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass der erste Bildsensor ab einer bestimmten Auflösung von Pixeln auch als Vorschaukamera vorgesehen ist. Die Vorschaukamera erzeugt bevorzugt ein Livebild zur Nutzeranzeige und zur fortlaufenden Kontrolle der Positionierung der Funduskamera relativ zum Patientenauge.

Es ist ebenso vorteilhaft vorgesehen, dass die Auswerte- und Steuereinheit mit der Beleuchtungseinheit derart gekoppelt ist, dass bei Erreichen eines Schwellwertes die Beleuchtungseinheit sehr schnell abschaltbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Beleuchtungseinheit einer Funduskamera sind z.B. eine Spaltlampe, eine Blitzlampe oder LEDs. Dabei ist zu beachten, dass bei Verwendung einer Blitzlampe, einer LED oder eines Lasers ein maximaler

Zeitraum von der Pixelauswertung bis zum Abschalten der Beleuchtungseinheit von bevorzugt 50ys benötigt wird.

Es kann weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen sein, nur einen Bildsensor zu verwenden, über dessen interne

Ansteuerung die Belichtungsmessung und die Aufnahme des Fundusbildes sequentiell oder alternierend gesteuert wird. In diesem Fall kann auf den Strahlteiler verzichtet werden.

Weiterhin können neben der Intensität auch mit dieser verknüpfte oder separat ermittelte andere lokale oder integrale lichttechnische Parameter wie Minimum/Maximum- Verhältnis der Intensität o.ä. als charakteristische Werte herangezogen werden, um das Signal zum Abschalten der

Beleuchtungseinheit zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Belichtung von Fundusaufnahmen mit einer sehr hohen Dynamik im

Fundusbild sieht mittels der erfindungsgemäßen Anordnung vor, dass der ortsauflösende erste Bildsensor in

Wiederholungen ein Bewegungsfeld des Auges aufnimmt und einen lokalen Bereich, der die höchste Intensität aufweist, ermittelt. Anschließend wird die maximale Intensität für diesen Bereich ermittelt und es erfolgt ein Vergleich der ermittelten maximalen Intensität mit einem vorgegebenen Schwellwert .

Die Berechnung einer optimierten Belichtungszeit bzw. eines AbschaltZeitpunktes der Beleuchtung erfolgt dann aus der ermittelten maximalen Intensität oder auch mit dieser verknüpften anderen lokalen oder integralen

lichttechnischen Parametern wie Minimum/Maximum-Verhältnis der Intensität o.ä..

Durch Aussenden eines Signals zur Beleuchtungseinheit erfolgt dann die Abschaltung der Beleuchtungseinheit und die Übermittlung des optimal belichteten Fundusbildes zu der Auswerte- und Steuereinheit und einer Anzeigeeinheit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert .

Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur

automatischen Belichtung von Fundusaufnahmen. Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Abbildungsstrahlengang zur automatischen Belichtung von Fundusaufnahmen für Funduskameras für klassische Retinauntersuchungen eines Patientenauges.

Der von einer Beleuchtungseinheit 1 einer Funduskamera, z.B. einer Spaltlampe, einer Blitzlampe oder LEDs

ausgesandte Beleuchtungsstrahl zur Beleuchtung eines

Augenhintergrundes 7 eines Auges 8 für eine direkte

Beobachtung oder eine Aufnahme wird in einem

Beleuchtungsstrahlengang 2 über ein Objektiv 3, einen

Lochspiegel 4 und eine Ophthalmoskoplinse 5 durch eine Pupille 6 auf den Augenhintergrund 7 des zu untersuchenden Auges 8 als Leuchtfeld abgebildet, durch welches der

Augenhintergrund 7 gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Das von dem Augenhintergrund 7 des Auges 8 reflektierte Licht wird zur Bildgebung durch die Pupille 6 über die

Ophthalmoskoplinse 5 unter Bildung eines Zwischenbildes durch die Apertur des Lochspiegels 4 und ein dem

Lochspiegel 4 nachgeordnetem Objektiv 9 auf einen in der optischen Achse eines Abbildungsstrahlenganges 10

angeordneten ein- und ausschwenkbaren, schräg gestellten, dichroitisch ausgebildeten Strahlteiler 11 geführt, der beispielsweise als Teilerspiegel mit einem unsymmetrischen Teilungsverhältnis der Reflexion zur Transmission

ausgebildet ist. Das von dem Auge 8 durch die

Ophthalmoskoplinse 5 einfallende Licht wird durch den

Strahlteiler 11 vorzugsweise mit einem unsymmetrischen Teilungsverhältnis von beispielsweise 5-10% über ein vorgeschaltetes Objektiv 12 auf einen ersten Bildsensor 13 und vorzugsweise mit einem unsymmetrischen

Teilungsverhältnis von beispielsweise 90-95% über ein vorgeschaltetes Objektiv 14 auf einen zweiten Bildsensor 15 geleitet. Das Teilungsverhältnis zwischen den Bildsensoren 13 und 15 ist so dimensioniert, dass für den zweiten Bildsensor 15 nur das minimal notwendige Licht zur

zuverlässigen Auswertung der maximalen und minimalen

Intensitäten ausgekoppelt wird. Der zweite Bildsensor 15 muss dabei die Anforderungen der ophthalmologischen

Applikation, beispielsweise eine Mindestauflösung,

Farbtreue und eine Mindestdynamik erfüllen. Der erste

Bildsensor 13 muss eine Mindestauflösung von ca. 30x30 Pixeln aufweisen, sowie die beschriebenen

Auswertemodalitäten, beispielsweise eine kurze

Belichtungszeit aufweisen und kann dann bei dieser

Auflösung auch als Vorschaukamera eingesetzt werden.

Eine Auswerte- und Steuereinheit 16 stellt sowohl die

Belichtungszeiten der Bildsensoren 13 und 15 für die

Aufnahmen der Einzelbilder asymmetrisch ein und liest auch nach der Aufnahme die Einzelbilder aus den Bildsensoren 13 und 15 aus und überträgt sie auf einen nicht näher

dargestellten, bekannten Rechner, der die Auswerte- und Steuereinheit 16 überwacht und einstellt und der Auswerte- und Steuereinheit 16 die Belichtungszeiten für die

Bildsensoren 13 und 15 vorgibt. Um einerseits eine

beschleunigte Messung vorzunehmen und anderseits eine

Belastung des Patienten durch ein schnelles Auslesen der Sensoren zu verringern, ist die Auswahl der Sensoren sehr wichtig. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise für den Bildsensor 13 ein Sensor mit Messung in mehreren

Sektoren vorgesehen. Die im Strahlengang dargestellten Pfeile zeigen dabei die reellen Zwischenbilder an. Um die Bildqualität der automatischen Belichtung von

Fundusaufnahmen zu verbessern, wird der bekannte, flächig integrale Bildsensor 15 durch einen Bildsensor 13 ergänzt, der beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel eine örtliche Mindestauflösung von bevorzugt 30x30 Pixeln aufweist . Der erste Bildsensor 13 arbeitet dabei vorzugsweise mit sehr hoher Bildfrequenz von mindestens 1 kHz und ermittelt in zeitlicher Folge Pixel mit maximaler Intensität und gibt diese maximale Intensität in folgenden Verfahrensschritten aus :

der ortsauflösende Bildsensor 13 nimmt in Wiederholungen ein Bewegungsfeld des Auges 8 auf, anschließend erfolgt die Ermittlung eines lokalen Bereiches, der die höchste

Intensität aufweist und die Ermittlung der maximalen

Intensität für diesen Bereich. Durch einen Vergleich der ermittelten maximalen Intensität mit einem vorgegebenen Schwellwert erfolgt eine Berechnung einer optimierten

Belichtungszeit bzw. eines AbschaltZeitpunktes der

Beleuchtung aus der ermittelten maximalen Intensität, und das Aussenden eines Signals zur Beleuchtungseinheit 1 zur Abschaltung der Beleuchtungseinheit 1 oder die

Übermittlung des optimal belichteten Fundusbildes zu der Auswerte- und Steuereinheit 16 und einer nicht näher dargestellten bekannten Anzeigeeinheit.

Zur Optimierung der Belichtungssteuerung wird sowohl eine minimale Intensität als auch das Integral aller

Intensitäten ausgelesen und für Mindestbelichtungen werden gezielt ausgewählte dunkle Bereiche des Fundusbildes betrachtet. Die Auswerte- und Steuereinheit 16 ist so eingerichtet, dass sie das Gesamtbild mit einer hohen

Dynamik ermittelt und dieses an einen nicht näher

dargestellten bekannten Rechner übermittelt, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 16 aus dem Datenstrom der maximalen Intensitäten einen Schwellwert ermittelt, so dass von der Steuer- und Auswerteeinheit 16 die Diagnose- oder Therapieuntersuchungen unterbrochen werden, indem die

Beleuchtungseinheit 1, z.B. eine Blitzlampe abgeschaltet wird . Bei der Verwendung einer Blitzlampe, einer LED oder eines Lasers wird dabei ein maximaler Zeitraum von der

Pixelauswertung bis zum Abschalten der Beleuchtungseinheit von bevorzugt 50ys benötigt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das

Ausführungsbeispiel, sondern ist in der angewandten

Einrichtung variabel. Sie umfasst insbesondere auch

Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmalen bzw.

optischen Elementen gebildet werden können. Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der

Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und in den Ansprüchen erwähnt sind.

Dabei kann auch nur ein Bildsensor vorgesehen sein, welcher auch zusammen mit der Auswerte- und Steuereinheit in einem Gehäuse zusammengefasst sein kann.

Auch können neben der maximalen Intensität auch damit verknüpfte oder separat ermittelte andere lokale oder integrale lichttechnische Parameter wie Minimum/Maximum- Verhältnis der Intensität o.ä. als charakteristische Werte zur Auswertung herangezogen werden.

Bezugs zeichenliste

1 Beleuchtungseinheit

2 Beieuchtungsstrahlengang

3 Obj ektiv

4 Lochspiegel

5 Ophthalmoskoplinse

6 Pupille des Auges

7 Augenhintergrund

8 Auge

9 Obj ektiv

10 Abbildungsstrahlengang

11 Strahlteiler

12 vorgeschaltetes Objektiv

13 erster Bildsensor

14 vorgeschaltetes Objektiv

15 zweiter Bildsensor

16 Auswerte- und Steuereinheit