JP2016198387A - Visual inspection device, target correction method for visual inspection device, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、視覚検査装置、視覚検査装置の視標補正方法、および表示装置に関する。 The present invention relates to a visual inspection device, a target correction method for a visual inspection device, and a display device.
近年では、使用者が頭部に装着して映像等を観賞するためのヘッドマウント型の表示装置が開発されている。さらに、ヘッドマウント型の表示装置を応用することにより、緑内障などの視野狭窄等の症状を診断する視野検査を行うためのヘッドマウント型の視覚検査装置が提案されている(例えば、特許文献1)。視野検査では、視覚検査装置の表示手段に視標を呈示したときに、視標が見えたかを被検者自身が回答するか、或いは視標を呈示したときの瞳孔の縮瞳を検出することにより、被検者の視野を計測する。 In recent years, a head-mounted display device has been developed for a user to attach to his / her head and watch an image or the like. Furthermore, a head-mounted visual inspection device for performing visual field inspection for diagnosing symptoms such as visual field constriction such as glaucoma by applying a head-mounted display device has been proposed (for example, Patent Document 1). . In visual field inspection, when the visual target is presented on the display means of the visual inspection device, the subject answers whether the visual target is visible or detects the miosis of the pupil when the visual target is presented Thus, the visual field of the subject is measured.
ところで、上記のような視野検査において、被検者は、視野検査に集中することによる疲労などのため、頭部を(鼻から後頭部に向かう方向を軸として)左右に傾ける可能性がある。被検者の頭部が左右に傾いたとき、眼球が頭部の傾き方向と反対の方向に回転する現象、いわゆる眼球反対回旋運動(OCR:Ocular Counterrolling、以下、単に「回旋」と呼ぶ)が起こりうる。本発明者等は、ヘッドマウント型の視覚検査装置において、このような眼球の回旋が生じた場合、以下のように、正確に視野検査を行うことができない可能性があることを見出した。 By the way, in the visual field inspection as described above, the subject may tilt his / her head to the left and right (with the direction from the nose to the back of the head as an axis) due to fatigue caused by concentrating on the visual field inspection. When the subject's head tilts to the left or right, the phenomenon that the eyeball rotates in the direction opposite to the tilt direction of the head, the so-called counter-rotating movement of the eyeball (OCR: Ocular Counterrolling, hereinafter simply referred to as “rotation”) It can happen. The present inventors have found that in such a head-mounted visual inspection apparatus, when such eyeball rotation occurs, the visual field inspection may not be performed accurately as follows.
被検者の頭部が左右に傾いたとき、視標を呈示する表示素子は、ヘッドマウント型として頭部に装着されているため、頭部と一緒に傾く(頭部の傾きに追従する)状態にある。被検者の頭部が傾いたときの視標の呈示位置は、被検者の頭部が傾く前の視標の呈示位置と変わらない。一方で、このとき、被検者の眼球は、頭部の傾き方向と反対の方向に回旋する。回旋時の眼球に対する視標の呈示位置は、回旋前の眼球に対する視標の呈示位置よりも、眼球の回旋方向と反対の方向に相対的にずれてしまうことになる。このように視標の呈示位置がずれてしまった状態では、網膜上の目標とする視標の呈示位置に対して、正確な検査を行うことができなくなってしまう。 When the subject's head tilts to the left or right, the display element that presents the target is tilted with the head (follows the tilt of the head) because it is mounted on the head as a head-mounted type. Is in a state. The presentation position of the visual target when the subject's head is tilted is the same as the presentation position of the visual target before the subject's head is tilted. On the other hand, at this time, the eyeball of the subject rotates in the direction opposite to the tilt direction of the head. The presentation position of the visual target with respect to the eyeball at the time of rotation is relatively shifted in the direction opposite to the rotational direction of the eyeball from the presentation position of the visual target with respect to the eyeball before the rotation. Thus, in the state where the presentation position of the visual target has shifted, it becomes impossible to perform an accurate inspection on the target presentation position on the retina.
そこで、本発明は、眼球が回旋した場合であっても正確に視野検査を行うヘッドマウント型の視覚検査装置、視覚検査装置の視標補正方法、および表示装置を提供することを、主たる目的とする。 Accordingly, the main object of the present invention is to provide a head-mounted visual inspection device, a visual target correction method for a visual inspection device, and a display device that accurately perform visual field inspection even when the eyeball is rotated. To do.
本発明の第1の態様は、
被検者の頭部に装着されるヘッドマウント型の視覚検査装置であって、
前記被検者の眼球に対して視標を呈示する表示手段と、
前記眼球を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する回旋検出手段と、
前記眼球の回旋に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する視標補正手段と、
を有する視覚検査装置である。
本発明の第2の態様は、
前記回旋検出手段は、
前記被検者の頭部が基準状態であるときに前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像を基準画像として保持する基準画像保持手段と、
前記被検者が使用状態であるときに前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像である使用中画像を、前記基準画像とパターンマッチングさせ、前記基準画像に対する前記使用中画像の回旋角を計測する回旋角計測手段と、
を有し、
前記視標補正手段は、前記回旋角計測手段が計測した前記回旋角に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する第1の態様に記載の視覚検査装置である。
本発明の第3の態様は、
前記基準画像および前記使用中画像のそれぞれは、前記眼球の虹彩の画像を含む第2の態様に記載の視覚検査装置である。
本発明の第4の態様は、
前記表示手段が呈示する前記視標の光を前記眼球の網膜に導く表示光学系と、
前記眼球の像を前記撮像素子に導く観察光学系と、
を有し、
前記表示光学系は、前記表示素子よりも前記眼球側に、特定の波長の光を反射し、その他の光を透過するミラーを有し、
前記表示光学系の前記眼球の瞳孔から前記ミラーまでの光軸と、前記観察光学系の前記眼球の瞳孔から前記ミラーまでの光軸とが一致している第1〜第3の態様のいずれかに記載の視覚検査装置である。
本発明の第5の態様は、
被検者の頭部に装着されるヘッドマウント型の視覚検査装置の視標補正方法であって、
前記眼球を撮像した画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する工程と、
前記眼球の回旋に応じて、前記被検者の眼球に対して呈示する視標の呈示位置を補正する工程と、
を有する視覚検査装置の視標補正方法である。
本発明の第6の態様は、
前記眼球の回旋を検出する工程は、
前記被検者の頭部が基準状態であるときに撮像した前記眼球の画像を基準画像として保持する基準画像保持工程と、
前記被検者が使用状態であるときに撮像した前記眼球の画像である使用中画像を取得する使用中画像取得工程と、
前記使用中画像を前記基準画像とパターンマッチングさせ、前記基準画像に対する前記使用中画像の回旋角を計測する回旋角計測工程と、
を有し、
前記視標補正工程では、
前記回旋角に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する第5の態様に記載の視覚検査装置の視標補正方法である。
本発明の第7の態様は、
使用者の頭部に装着されるヘッドマウント型の表示装置であって、
前記使用者の眼球に対して画像を表示する表示手段と、
前記眼球を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する回旋検出手段と、
前記眼球の回旋に応じて、前記表示手段が表示する前記画像の表示位置を補正する画像補正手段と、
を有する表示装置である。
The first aspect of the present invention is:
A head-mounted visual inspection device mounted on a subject's head,
Display means for presenting a visual target to the eyeball of the subject;
Imaging means for imaging the eyeball;
Based on the image of the eyeball imaged by the imaging means, rotation detection means for detecting the rotation of the eyeball accompanying the tilt of the head of the subject in the left-right direction;
A target correcting means for correcting the presentation position of the target presented by the display means according to the rotation of the eyeball;
It is a visual inspection apparatus having
The second aspect of the present invention is:
The rotation detection means includes
Reference image holding means for holding, as a reference image, an image of the eyeball imaged by the imaging means when the subject's head is in a reference state;
The in-use image, which is the image of the eyeball imaged by the imaging means when the subject is in use, is pattern-matched with the reference image, and the rotation angle of the in-use image with respect to the reference image is measured. Rotation angle measuring means;
Have
The visual target correction device according to the first aspect, wherein the visual target correction unit corrects a presentation position of the visual target presented by the display unit according to the rotation angle measured by the rotation angle measurement unit.
The third aspect of the present invention is:
Each of the reference image and the in-use image is the visual inspection device according to the second aspect including an iris image of the eyeball.
The fourth aspect of the present invention is:
A display optical system for guiding the light of the optotype presented by the display means to the retina of the eyeball;
An observation optical system for guiding the image of the eyeball to the image sensor;
Have
The display optical system has a mirror that reflects light of a specific wavelength and transmits other light on the eyeball side of the display element,
Any one of the first to third aspects in which an optical axis from the pupil of the eyeball of the display optical system to the mirror coincides with an optical axis from the pupil of the eyeball of the observation optical system to the mirror. The visual inspection device according to claim 1.
According to a fifth aspect of the present invention,
A method for correcting a target of a head-mounted visual inspection apparatus to be mounted on a subject's head,
Detecting the rotation of the eyeball associated with the tilt of the head of the subject in the left-right direction based on an image of the eyeball;
Correcting the presentation position of the visual target to be presented to the eyeball of the subject according to the rotation of the eyeball;
It is the optotype correction method of the visual inspection apparatus which has.
The sixth aspect of the present invention is:
The step of detecting the rotation of the eyeball comprises:
A reference image holding step for holding an image of the eyeball imaged when the head of the subject is in a reference state as a reference image;
An in-use image acquisition step of acquiring an in-use image that is an image of the eyeball imaged when the subject is in use; and
Pattern-matching the in-use image with the reference image and measuring a rotation angle of the in-use image with respect to the reference image;
Have
In the target correction step,
The visual target correction method for a visual inspection device according to a fifth aspect, wherein the display position of the visual target presented by the display means is corrected according to the rotation angle.
The seventh aspect of the present invention is
A head-mounted display device mounted on a user's head,
Display means for displaying an image on the eyeball of the user;
Imaging means for imaging the eyeball;
Based on the image of the eyeball imaged by the imaging means, rotation detection means for detecting the rotation of the eyeball accompanying the tilt of the head of the subject in the left-right direction;
Image correcting means for correcting the display position of the image displayed by the display means in accordance with the rotation of the eyeball;
It is a display apparatus which has.
本発明によれば、眼球が回旋した場合であっても正確に視野検査を行うヘッドマウント型の視覚検査装置、視覚検査装置の視標補正方法、および表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a head-mounted visual inspection apparatus that accurately performs visual field inspection even when the eyeball is rotated, a target correction method for the visual inspection apparatus, and a display device.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態においては、次の順序で説明を行う。
1.視覚検査装置
1−1.表示光学系および表示素子
1−2.観察光学系および撮像素子
1−3.制御部
2.視覚検査方法
3.視覚検査装置の視標補正方法
4.実施の形態による効果
5.他の実施の形態
5−1.制御部
5−2.表示装置の画像補正方法
6.変形例等
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, description will be given in the following order.
1. Visual inspection device 1-1. Display optical system and display element 1-2. Observation optical system and imaging device 1-3. Control unit 2. 2. Visual inspection method 3. Target correction method of visual inspection device 4. Effects of the embodiment Other Embodiments 5-1. Control unit 5-2. 5. Image correction method for display device Modifications etc.
<1.視覚検査装置>
図1は、本実施形態の視覚検査装置の概略図である。図1に示されているように、本実施形態の視覚検査装置10は、視野検査の被検者の頭部に装着されるヘッドマウント型の視覚検査装置として構成されている。具体的には、視覚検査装置10は、例えば、ヘッドマウント(HM)部100と、制御部400とを備えている。
<1. Visual inspection device>
FIG. 1 is a schematic diagram of a visual inspection apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the visual inspection device 10 of the present embodiment is configured as a head-mounted visual inspection device that is attached to the head of a subject for visual field inspection. Specifically, the visual inspection device 10 includes, for example, a head mount (HM) unit 100 and a control unit 400.
HM部100は、筺体(装着本体)110と、筺体110に接続された装着具120と、を有しており、装着具120によって被検者の頭部に装着可能に構成されている。筺体110内には、後述する表示光学系(200)および観察光学系(300)等が格納されている。例えば、両目のそれぞれに表示光学系(200)が設けられており、筺体110内には、右眼に対応した表示素子(表示手段)240Rと、左眼に対応した表示素子240Lとが設けられている。また、装着具120は、被検者の両側頭部から後頭部にかけてU字状に架け渡される第1ベルトと、被検者の頭頂部に架け渡される第2ベルトと、を備えている。第2ベルトは、長さを調整可能に構成されていてもよい。 The HM unit 100 includes a housing (mounting main body) 110 and a mounting tool 120 connected to the housing 110, and is configured to be mounted on the subject's head by the mounting tool 120. The housing 110 stores a display optical system (200) and an observation optical system (300), which will be described later. For example, a display optical system (200) is provided in each of both eyes, and a display element (display means) 240R corresponding to the right eye and a display element 240L corresponding to the left eye are provided in the housing 110. ing. In addition, the wearing tool 120 includes a first belt that is bridged in a U-shape from both sides of the subject to the back of the head, and a second belt that is spanned to the top of the subject. The second belt may be configured to be adjustable in length.
制御部400は、表示光学系(200)および観察光学系(300)等を制御するよう構成されている。また、制御部400は、例えば、装着具120の後頭部側に配置されている。これにより、筺体110と制御部400との前後の重量バランスを保つことができる。制御部400については詳細を後述する。 The control unit 400 is configured to control the display optical system (200), the observation optical system (300), and the like. Moreover, the control part 400 is arrange | positioned at the back head side of the mounting tool 120, for example. Thereby, the weight balance before and behind the housing 110 and the control part 400 can be maintained. Details of the control unit 400 will be described later.
図2は、本実施形態の視覚検査装置の断面概略図である。図2に示されているように、本実施形態の視覚検査装置10は、眼球20に対して視標を呈示するための表示光学系200と、眼球20を撮像するための観察光学系300と、を有している。以下、視覚検査装置10の光学系の一例について、詳細を説明する。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the visual inspection apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the visual inspection device 10 according to the present embodiment includes a display optical system 200 for presenting a visual target to the eyeball 20, and an observation optical system 300 for imaging the eyeball 20. ,have. Hereinafter, an example of the optical system of the visual inspection apparatus 10 will be described in detail.
なお、図2には、片眼に対応する光学系(表示光学系200および観察光学系300)が示されているが、例えば、左右の眼のそれぞれに対応する光学系は、互いに同様の構成を有している。以下の説明では、左右の眼のそれぞれに対応する光学系を区別なく記載し、LおよびRの符号を省略する。 FIG. 2 shows an optical system (display optical system 200 and observation optical system 300) corresponding to one eye. For example, the optical systems corresponding to the left and right eyes have the same configuration. have. In the following description, the optical systems corresponding to the left and right eyes will be described without distinction, and the L and R symbols will be omitted.
(1−1.表示光学系および表示素子)
表示光学系200は、所定の視標の光を眼球20の網膜22に導くよう構成されている。ここでいう「視標」とは、視野検査の際に被検者の眼球に対して呈示される点または図形のことである。表示光学系200は、例えば、眼球20側から順に、第1レンズ210と、ミラー220と、第2レンズ群230と、を有している。
(1-1. Display optical system and display element)
The display optical system 200 is configured to guide light of a predetermined target to the retina 22 of the eyeball 20. The “target” here is a point or a figure that is presented to the eyeball of the subject during the visual field inspection. The display optical system 200 includes, for example, a first lens 210, a mirror 220, and a second lens group 230 in order from the eyeball 20 side.
第1レンズ210は、眼球20を物体としたときに対物レンズとして機能し、例えば正レンズとして構成されている。第1レンズ210の光軸280aは、眼球20の瞳孔21の中心(眼球20の中心)を通過するように配置されている。 The first lens 210 functions as an objective lens when the eyeball 20 is an object, and is configured as a positive lens, for example. The optical axis 280a of the first lens 210 is disposed so as to pass through the center of the pupil 21 of the eyeball 20 (the center of the eyeball 20).
ミラー220は、特定の波長の光を反射し、その他の光を透過するよう構成されている。具体的には、ミラー220は、例えば、可視光を反射し赤外光を透過するコールドミラーとして構成されている。ミラー220は、第1レンズ210の光軸280a上で第1レンズ210を挟んで眼球20と反対側に設けられている。また、ミラー220は、第1レンズ210の光軸280aに対して所定の角度で傾斜して設けられている。一方で、ミラー220は、後述する眼球20表面で反射した赤外光をミラー220の眼球20と反対側に透過するようになっている。 The mirror 220 is configured to reflect light of a specific wavelength and transmit other light. Specifically, the mirror 220 is configured as a cold mirror that reflects visible light and transmits infrared light, for example. The mirror 220 is provided on the side opposite to the eyeball 20 on the optical axis 280a of the first lens 210 with the first lens 210 interposed therebetween. The mirror 220 is provided to be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis 280a of the first lens 210. On the other hand, the mirror 220 transmits infrared light reflected on the surface of the eyeball 20 described later to the side opposite to the eyeball 20 of the mirror 220.
第2レンズ群230は、第1レンズ210の光軸280aに対してミラー220を介して反射する方向の光軸280b上に設けられている。つまり、表示光学系200の眼球20の瞳孔21からミラー220までの光軸280aと、表示光学系200のミラー220から表示素子240までの光軸280bとは、ミラー220を介して互いに反射する方向に屈曲されている。 The second lens group 230 is provided on the optical axis 280b in the direction of reflecting through the mirror 220 with respect to the optical axis 280a of the first lens 210. That is, the optical axis 280 a from the pupil 21 of the eyeball 20 of the display optical system 200 to the mirror 220 and the optical axis 280 b from the mirror 220 of the display optical system 200 to the display element 240 are reflected from each other via the mirror 220. Is bent.
また、第2レンズ群230は、表示光学系200の色収差を補正するために、少なくとも、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとを有している。具体的には、第2レンズ群230は、例えば、眼球20側から順に、正レンズ232と、負レンズ234と、眼球20側に凸の正メニスカスレンズ236と、を有している。 The second lens group 230 includes at least a lens having a positive refractive power and a lens having a negative refractive power in order to correct the chromatic aberration of the display optical system 200. Specifically, the second lens group 230 includes, for example, in order from the eyeball 20 side, a positive lens 232, a negative lens 234, and a positive meniscus lens 236 convex to the eyeball 20 side.
表示素子(表示手段)240は、眼球20に対して所定の視標を呈示するよう構成されている。所定の視標とは、例えば、十字型などの固定視標や、視野検査のための所定の明るさ(輝度)を有する刺激視標などである。表示素子240は、例えば、液晶表示素子、有機EL表示素子などとして構成されている。 The display element (display unit) 240 is configured to present a predetermined visual target to the eyeball 20. The predetermined target is, for example, a fixed target such as a cross or a stimulus target having a predetermined brightness (luminance) for visual field inspection. The display element 240 is configured as, for example, a liquid crystal display element or an organic EL display element.
表示素子240は、第2レンズ群230の光軸280b上で第2レンズ群230を挟んでミラー220と反対側に設けられている。表示素子240の表示面は、その法線方向が第2レンズ群230の光軸280bと一致するように配置されている。また、表示素子240は、第1レンズ210、ミラー220および第2レンズ群230を介して、網膜22に対して光学的に共役な位置に配置されている。 The display element 240 is provided on the opposite side of the mirror 220 across the second lens group 230 on the optical axis 280 b of the second lens group 230. The display surface of the display element 240 is arranged so that the normal direction thereof coincides with the optical axis 280 b of the second lens group 230. Further, the display element 240 is disposed at a position optically conjugate with the retina 22 via the first lens 210, the mirror 220, and the second lens group 230.
また、表示素子240は、制御部400に接続されており、制御部400からの信号に基づいて眼球20に対して所定の視標を呈示するように構成されている。 The display element 240 is connected to the control unit 400 and is configured to present a predetermined target to the eyeball 20 based on a signal from the control unit 400.
(1−2.観察光学系および撮像素子)
観察光学系300は、眼球20の像(虹彩24および瞳孔21の像等)を撮像素子340に導くよう構成されている。具体的には、観察光学系300は、例えば、眼球20側から順に、光源310と、表示光学系200と共有されている第1レンズ210と、表示光学系200と共有されているミラー220と、撮像レンズ320と、を有している。
(1-2. Observation optical system and imaging device)
The observation optical system 300 is configured to guide an image of the eyeball 20 (such as an image of the iris 24 and the pupil 21) to the image sensor 340. Specifically, the observation optical system 300 includes, for example, in order from the eyeball 20 side, a light source 310, a first lens 210 shared with the display optical system 200, and a mirror 220 shared with the display optical system 200. And an imaging lens 320.
眼球20と第1レンズ210との間には、第1レンズ210の光線通過範囲よりも外側の位置に、眼球20を照明する光源310が設けられている。光源310は、例えば、眼球20を挟んで水平方向(または鉛直方向)に2つ設けられている。光源310は、例えば赤外光を照射するLED光源として構成されている。赤外光を眼球20に照射することにより、被検者の網膜22に感知されることなく、被検者の眼球20を撮像することができる。 A light source 310 that illuminates the eyeball 20 is provided between the eyeball 20 and the first lens 210 at a position outside the light beam passage range of the first lens 210. For example, two light sources 310 are provided in the horizontal direction (or vertical direction) across the eyeball 20. The light source 310 is configured as an LED light source that irradiates infrared light, for example. By irradiating the eyeball 20 with infrared light, the eyeball 20 of the subject can be imaged without being detected by the retina 22 of the subject.
観察光学系300では、第1レンズ210およびミラー220が表示光学系200と共有されていることにより、表示光学系200の眼球20の瞳孔21からミラー220までの光軸280aは、観察光学系300の眼球20の瞳孔21からミラーまでの光軸(280a)と一致している。これにより、表示素子240による視標の呈示位置と、撮像素子340によって撮像した眼球20の画像内での位置とを対応(一致)させることができる。 In the observation optical system 300, since the first lens 210 and the mirror 220 are shared with the display optical system 200, the optical axis 280 a from the pupil 21 of the eyeball 20 of the display optical system 200 to the mirror 220 is changed to the observation optical system 300. This coincides with the optical axis (280a) from the pupil 21 of the eyeball 20 to the mirror. Thereby, the target presentation position by the display element 240 and the position in the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340 can be matched (matched).
表示光学系200と共有されているミラー220は、上述のように、光源310から照射され眼球20の表面で反射した赤外光を透過するようになっている。 As described above, the mirror 220 shared with the display optical system 200 transmits the infrared light irradiated from the light source 310 and reflected by the surface of the eyeball 20.
撮像レンズ320は、ミラー220を透過した赤外光を撮像素子340に結像するリレーレンズとして構成されている。撮像レンズ320の光軸380aは、第1レンズ210の光軸380aと一致している(同軸上に位置している)。 The imaging lens 320 is configured as a relay lens that forms an image of infrared light transmitted through the mirror 220 on the imaging element 340. The optical axis 380a of the imaging lens 320 coincides with the optical axis 380a of the first lens 210 (positioned on the same axis).
撮像素子(撮像手段)340は、赤外光を検出することにより眼球20を撮像するよう構成されており、具体的には、例えばCCD(Charge Coupled Device)、またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)として構成されている。撮像素子340は、撮像レンズ320の光軸380a上で撮像レンズ320を挟んでミラー220と反対側に設けられている。撮像素子340の撮像面は、その法線方向が撮像レンズ320の光軸380aと一致するように配置されている。また、撮像素子340は、制御部400に接続されており、制御部400に対して眼球20を撮像した画像を送信するよう構成されている。 The imaging element (imaging means) 340 is configured to image the eyeball 20 by detecting infrared light. Specifically, for example, as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), for example. It is configured. The imaging element 340 is provided on the opposite side of the mirror 220 with the imaging lens 320 sandwiched on the optical axis 380 a of the imaging lens 320. The imaging surface of the imaging element 340 is arranged so that the normal direction thereof coincides with the optical axis 380 a of the imaging lens 320. In addition, the image sensor 340 is connected to the control unit 400 and configured to transmit an image obtained by capturing the eyeball 20 to the control unit 400.
(1−3.制御部)
図3は、本実施形態の視覚検査装置における制御部の構成を示す概略図である。本実施形態の制御部(コンピュータ部)400は、視覚検査装置10に係る各種制御を行うためのものであり、具体的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard disk drive)、各種インタフェース等の組み合わせからなるものである。そして、制御部400は、CPUがROMまたはHDDに格納された所定プログラムを実行することにより、各種手段(410〜450)として機能するように構成されている。
(1-3. Control unit)
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a control unit in the visual inspection apparatus according to the present embodiment. The control unit (computer unit) 400 of the present embodiment is for performing various controls related to the visual inspection device 10, and specifically, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM ( It consists of a combination of Read Only Memory (HDD), HDD (Hard disk drive), various interfaces and the like. And the control part 400 is comprised so that CPU may function as various means (410-450), when a predetermined program stored in ROM or HDD is executed.
なお、制御部400は、表示素子240および撮像素子340と有線または無線により通信可能に接続されており(A,B)、表示素子240および撮像素子340を制御するよう構成されている。 The control unit 400 is connected to the display element 240 and the image sensor 340 so that they can communicate with each other by wire or wirelessly (A, B), and is configured to control the display element 240 and the image sensor 340.
ここで、本実施形態の制御部400の所定プログラムによって実現される機能は、視野検査に必要な動作制御機能である視野検査機能と、視野検査において視標の呈示位置を補正する視標補正制御機能と、に分けられている。視野検査機能は、視標呈示手段410、縮瞳検出手段420、および感度マッピング手段430を備えている。一方、視野検査における視標補正制御機能は、回旋検出手段440および視標補正手段450を備えている。 Here, the functions realized by the predetermined program of the control unit 400 of this embodiment are a visual field inspection function that is an operation control function necessary for visual field inspection, and a target correction control that corrects the presentation position of the visual target in the visual field inspection. It is divided into functions. The visual field inspection function includes a target presentation unit 410, a miosis detection unit 420, and a sensitivity mapping unit 430. On the other hand, the target correction control function in the visual field inspection includes a rotation detection unit 440 and a target correction unit 450.
本実施形態の視覚検査装置10は、後述する自覚式視野検査を行うことができるように構成されており、制御部400は、視野検査機能である感度マッピング手段430として機能するように構成されている。
例えば、被検者の近傍には、視標が見えたかを被検者自身が回答するためのスイッチ520が設けられている。スイッチ520は、制御部400に接続されており(C)、制御部400に被検者が視認したことを示す信号を送信するよう構成されている。
制御部400の感度マッピング手段430は、スイッチ520から送信された信号に基づいて、視標が見えるようになったときの表示素子240の輝度を網膜22の感度としてマッピングするための機能である。
The visual inspection device 10 of the present embodiment is configured to be able to perform a subjective visual field inspection described later, and the control unit 400 is configured to function as sensitivity mapping means 430 that is a visual field inspection function. Yes.
For example, a switch 520 is provided in the vicinity of the subject so that the subject can answer whether the target is visible. The switch 520 is connected to the control unit 400 (C), and is configured to transmit a signal indicating that the subject has visually recognized the control unit 400.
The sensitivity mapping means 430 of the control unit 400 is a function for mapping the luminance of the display element 240 when the visual target becomes visible as the sensitivity of the retina 22 based on the signal transmitted from the switch 520.
さらに、本実施形態の視覚検査装置10は、後述する他覚式視野検査を行うことができるようにも構成されており、制御部400は、視野検査機能である視標呈示手段410、縮瞳検出手段420、および感度マッピング手段430として機能するように構成されている。
視標呈示手段410は、表示素子240により視標を呈示させるための機能である。
縮瞳検出手段420は、撮像素子340が取得した瞳孔21の画像に基づいて、表示素子240が呈示する視標の明るさが所定の明るさ(輝度)以上となったときの瞳孔21の縮瞳を検出するための機能である。
感度マッピング手段430は、自覚式視野検査だけでなく他覚式視野検査においても用いられる機能であり、縮瞳検出手段が瞳孔21の縮瞳を検出したときに表示素子240が呈示していた視標の明るさ(輝度)を網膜22の感度としてマッピングするための機能である。
Furthermore, the visual inspection device 10 of the present embodiment is also configured to be able to perform an objective visual field inspection, which will be described later, and the control unit 400 includes a visual target presenting means 410 that is a visual field inspection function, a miosis. The detection unit 420 and the sensitivity mapping unit 430 are configured to function.
The optotype presenting means 410 is a function for causing the display element 240 to present the optotype.
The miosis detection means 420 is based on the image of the pupil 21 acquired by the image sensor 340, and reduces the pupil 21 when the brightness of the target presented by the display element 240 is equal to or higher than a predetermined brightness (luminance). This is a function for detecting the pupil.
The sensitivity mapping means 430 is a function used not only in the subjective visual field examination but also in the objective visual examination, and the visual field that the display element 240 presented when the miosis detection means detects the miosis of the pupil 21. This is a function for mapping the brightness (luminance) of the mark as the sensitivity of the retina 22.
また、本実施形態の視覚検査装置10は、視野検査において、眼球20の回旋に応じて視標の呈示位置を補正するように構成されており、制御部400は、視標補正制御機能である回旋検出手段440および視標補正手段450として機能するように構成されている。
回旋検出手段440は、撮像素子340で撮像した眼球20の画像に基づいて、眼球20の回旋を検出するための機能であり、例えば、基準画像保持手段442および回旋角計測手段446を有している。
基準画像保持手段442は、被検者の頭部が基準状態であるときに撮像素子340で撮像した眼球20の画像を基準画像として保持するための機能である。
回旋角計測手段446は、被検者が使用状態であるときに撮像素子340で撮像した眼球20の画像である使用中画像を、基準画像とパターンマッチングさせ、基準画像に対する使用中画像の回旋角を計測するための機能である。
視標補正手段450は、眼球20の回旋に応じて、表示素子240が呈示する視標の呈示位置を補正するための機能である。
Further, the visual inspection device 10 of the present embodiment is configured to correct the presentation position of the target in accordance with the rotation of the eyeball 20 in the visual field inspection, and the control unit 400 has a target correction control function. The rotation detection unit 440 and the target correction unit 450 are configured to function.
The rotation detection unit 440 is a function for detecting the rotation of the eyeball 20 based on the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340. For example, the rotation detection unit 440 includes a reference image holding unit 442 and a rotation angle measurement unit 446. Yes.
The reference image holding unit 442 is a function for holding the image of the eyeball 20 captured by the image sensor 340 as a reference image when the subject's head is in the reference state.
The rotation angle measurement unit 446 pattern-matches the in-use image, which is the image of the eyeball 20 captured by the image sensor 340 when the subject is in use, with the reference image, and rotates the rotation angle of the in-use image with respect to the reference image. It is a function for measuring.
The target correction means 450 is a function for correcting the presentation position of the target presented by the display element 240 in accordance with the rotation of the eyeball 20.
これらの各機能を実現するための所定プログラムは、制御部400にインストールして用いられるが、そのインストールに先立ち、制御部400で読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、あるいは制御部400と接続する通信回線を通じて当該制御部400へ提供されるものであってもよい。
また、所定プログラムがインストールされる制御部400は、視覚検査装置10の各部に対して動作制御指示を与え得るものであれば、必ずしも当該視覚検査装置10に搭載されていなくてもよく、当該視覚検査装置10に通信回線を介して接続されたものであってもよい。
The predetermined program for realizing each of these functions is installed and used in the control unit 400, but may be provided by being stored in a storage medium readable by the control unit 400 prior to the installation. Alternatively, it may be provided to the control unit 400 through a communication line connected to the control unit 400.
The control unit 400 in which the predetermined program is installed may not necessarily be mounted on the visual inspection device 10 as long as it can give an operation control instruction to each unit of the visual inspection device 10. It may be connected to the inspection apparatus 10 via a communication line.
<2.視覚検査方法>
次に、本実施形態の視覚検査装置10による視覚検査方法について説明する。本実施形態の視覚検査装置10により、動的量的視野検査、静的量的視野検査、眼底視野検査(マイクロペリメトリー)、網膜電図検査(ERG)その他の検査を行うことができる。以下では、静的量的視野検査を行う場合について説明する。静的量的視野検査については、自覚式視野検査と他覚式視野検査があり、本実施形態の視覚検査装置10では、いずれの方式の検査も行うことができる。
<2. Visual inspection method>
Next, the visual inspection method by the visual inspection apparatus 10 of this embodiment is demonstrated. The visual inspection apparatus 10 according to the present embodiment can perform dynamic quantitative visual field inspection, static quantitative visual field inspection, fundus visual field inspection (microperimetry), electroretinography (ERG), and other inspections. Below, the case where a static quantitative visual field inspection is performed is demonstrated. As for the static quantitative visual field inspection, there are a subjective visual field inspection and an objective visual field inspection, and the visual inspection apparatus 10 according to the present embodiment can perform any type of inspection.
自覚式視野検査は、次のようにして行われる。まず、視覚検査装置10のHM部100を被検者の頭部に装着させ、被検者にスイッチ520を持たせる。制御部400の視標呈示手段410は、表示素子240により視野内の一点に視標を呈示させ、視標の明るさを徐々に増していく。視標の明るさが所定の明るさ以上になると、被検者は、視標を見ることができるようになる。このとき、被検者は、スイッチ520を押す。そして、被検者が視認したことを示す信号が、スイッチ520から制御部400に送信される。制御部400の感度マッピング手段430は、スイッチ520から送信された信号に基づいて、視標が見えるようになったときの視標の明るさに対応する値を、その視標を呈示している点における網膜感度とする。視野内の各点について同様の測定を行うことにより、制御部400の感度マッピング手段430は、視野内の網膜22感度のマップを作成する。 A subjective visual field inspection is performed as follows. First, the HM unit 100 of the visual inspection apparatus 10 is attached to the subject's head, and the subject is provided with the switch 520. The optotype presenting means 410 of the control unit 400 causes the display element 240 to present the optotype at one point in the field of view, and gradually increases the brightness of the optotype. When the brightness of the target becomes equal to or higher than the predetermined brightness, the subject can see the target. At this time, the subject presses the switch 520. Then, a signal indicating that the subject has visually recognized is transmitted from the switch 520 to the control unit 400. Based on the signal transmitted from the switch 520, the sensitivity mapping unit 430 of the control unit 400 presents the target with a value corresponding to the brightness of the target when the target becomes visible. Retinal sensitivity at point. By performing the same measurement for each point in the field of view, the sensitivity mapping means 430 of the control unit 400 creates a map of the sensitivity of the retina 22 in the field of view.
他覚式視野検査は、次のようにして行われる。まず、視覚検査装置10のHM部100を被検者の頭部に装着させる。この場合、被検者にスイッチ520を持たせる必要はない。制御部400の視標呈示手段410は、表示素子240により視野内の一点に視標を呈示させ、視標の明るさを徐々に増していく。これと同時に、光源310により、赤外光を被検者の眼球20に照射し、撮像素子340により、被検者の眼球20の瞳孔21を撮像する。視標の明るさが所定の明るさ以上になると、被検者は、被検者の網膜22が視標の光を感知することにより、視標を見ることができるようになる。このとき、被検者の瞳孔は、視標の明るさに応じて変化(縮瞳)する。制御部400の縮瞳検出手段420は、撮像素子340が取得した瞳孔21の画像に基づいて画像解析を行うことにより、表示素子240が呈示する視標の明るさが所定の明るさ以上となったときの瞳孔21の縮瞳を検出する。そして、制御部400の縮瞳検出手段420が瞳孔21の縮瞳を検出したとき、制御部400の感度マッピング手段430は、縮瞳検出手段420が瞳孔21の縮瞳を検出したときに表示素子240が呈示していた視標の明るさを網膜22の感度とする。視野内の各点について同様の測定を行うことにより、制御部400の感度マッピング手段430は、視野内の網膜22感度のマップを自動的に作成する。 The objective visual field inspection is performed as follows. First, the HM unit 100 of the visual inspection device 10 is attached to the subject's head. In this case, the subject need not have the switch 520. The optotype presenting means 410 of the control unit 400 causes the display element 240 to present the optotype at one point in the field of view, and gradually increases the brightness of the optotype. At the same time, the light source 310 irradiates the subject's eyeball 20 with infrared light, and the imaging element 340 images the pupil 21 of the subject's eyeball 20. When the brightness of the visual target becomes equal to or higher than the predetermined brightness, the subject can see the visual target when the retina 22 of the subject senses the light of the visual target. At this time, the pupil of the subject changes (miosis) according to the brightness of the visual target. The miosis detection means 420 of the control unit 400 performs image analysis based on the image of the pupil 21 acquired by the imaging element 340, so that the brightness of the target presented by the display element 240 becomes equal to or higher than a predetermined brightness. The miosis of the pupil 21 is detected. When the miosis detection means 420 of the control unit 400 detects the miosis of the pupil 21, the sensitivity mapping means 430 of the control unit 400 displays the display element when the miosis detection means 420 detects the miosis of the pupil 21. The brightness of the visual target presented by 240 is defined as the sensitivity of the retina 22. By performing the same measurement for each point in the visual field, the sensitivity mapping means 430 of the control unit 400 automatically creates a map of the retina 22 sensitivity in the visual field.
また他覚式検査は、表示素子240の一点に明るい視標を表示し、瞳孔検出手段420により検出された瞳孔21の瞳孔径の縮小の度合いを観察することにより感度マップを作成する単一閾上刺激法を用いても良い。 In the objective test, a single target threshold for creating a sensitivity map by displaying a bright target on one point of the display element 240 and observing the degree of reduction of the pupil diameter of the pupil 21 detected by the pupil detection means 420. The top stimulation method may be used.
<3.視覚検査装置の視標補正方法>
上記のような視野検査において、被検者は、視野検査に集中することによる疲労などのため、頭部を左右に傾ける可能性がある。被検者の頭部が左右に傾いたとき、眼球20が頭部の傾き方向と反対の方向に回転する現象、いわゆる眼球20の回旋が起こりうる。そこで、本実施形態では、視覚検査において眼球20が回旋した場合、以下のように視標の呈示位置を補正する。
<3. Target correction method for visual inspection device>
In the visual field inspection as described above, the subject may tilt his / her head to the left or right due to fatigue caused by concentrating on the visual field inspection. When the subject's head tilts left and right, a phenomenon in which the eyeball 20 rotates in a direction opposite to the tilting direction of the head, so-called rotation of the eyeball 20 may occur. Therefore, in the present embodiment, when the eyeball 20 is rotated in the visual inspection, the presentation position of the visual target is corrected as follows.
図4は、本実施形態の視覚検査装置の視標補正方法を示すフローチャートである。図4に示されている視標補正方法のフローは、上記した視野検査の際に実施されるものである。以下において、被検者の右眼に対する視標補正方法のみを説明するが、左眼に対しても同様の視標補正方法が適用される。なお、右眼に対する視標の呈示位置の補正を、同時に左眼に対する視標の呈示位置の補正に適用してもよいし、逆に、左眼に対する視標の呈示位置の補正を、同時に右眼に対する視標の呈示位置の補正に適用してもよい。 FIG. 4 is a flowchart showing the target correction method of the visual inspection apparatus according to this embodiment. The flow of the target correction method shown in FIG. 4 is performed at the time of the visual field inspection described above. Only the target correction method for the right eye of the subject will be described below, but the same target correction method is also applied to the left eye. Note that the correction of the target position for the right eye may be applied to the correction of the target position for the left eye at the same time. You may apply to correction | amendment of the presentation position of the optotype with respect to eyes.
まず、以下のようにして、撮像素子340で撮像した眼球20の画像に基づいて、被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う眼球20の回旋を検出する。なお、以下において、ステップを「S」と略す。 First, as described below, based on the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340, the rotation of the eyeball 20 accompanying the tilt of the subject's head in the left-right direction is detected. In the following, step is abbreviated as “S”.
(S110:基準画像保持工程)
図5(a)は、被検者の頭部が基準状態であるときの図である。
図5(a)には、視野検査を始める前に、被検者が視覚検査装置10を頭部に装着したときの様子が示されている。このとき、被検者の頭部は鉛直方向に沿って直立しており、被検者の両眼は水平に位置している。このように被検者が視覚検査装置10を頭部に装着した初期状態を、「基準状態」とする。
(S110: Reference image holding step)
FIG. 5A is a diagram when the subject's head is in the reference state.
FIG. 5A shows a state where the subject wears the visual inspection device 10 on the head before starting the visual field inspection. At this time, the head of the subject stands upright along the vertical direction, and both eyes of the subject are positioned horizontally. The initial state in which the subject wears the visual inspection device 10 on the head in this way is referred to as a “reference state”.
図5(b)は、被検者の頭部が基準状態であるときの被検者の眼球の画像を示す図である。なお、図5(b)において、被検者から見て右眼の上側をU、下側をD、左側をL、右側をRとしている。つまり、紙面上では、右側がL、左側がRとなっている。また、以降の図6〜8においてもU、D、LおよびRを同様に図示している。
図5(b)に示されているように、被検者の頭部が基準状態であるとき、撮像素子340は、眼球20の画像を取得し、その画像を制御部400に送信する。制御部400では、基準画像保持手段442が、被検者の頭部が基準状態であるときの眼球20の画像を「基準画像P1」として保持する(S110)。このとき、眼球20の像を撮像素子340に導く観察光学系300の光軸380aが、眼球20の中心を通過するように配置されていることにより、基準画像P1の中心は、眼球20の中心(すなわち瞳孔21の中心)と一致している。なお、以降の視野検査の際においても、撮像素子340が撮像する画像の中心は、眼球20の中心から移動しないものとする。また、このとき、基準画像P1において、眼球20の中心を通り頭部の上下方向に平行な方向(UD方向)の線を「眼球20の頭部方向中心線20c」とする。
FIG. 5B is a diagram illustrating an image of the eyeball of the subject when the subject's head is in the reference state. In FIG. 5B, the upper side of the right eye is U, the lower side is D, the left side is L, and the right side is R as viewed from the subject. That is, on the paper surface, the right side is L and the left side is R. Moreover, U, D, L, and R are similarly illustrated in FIGS.
As illustrated in FIG. 5B, when the subject's head is in the reference state, the imaging element 340 acquires an image of the eyeball 20 and transmits the image to the control unit 400. In the control unit 400, the reference image holding unit 442 holds the image of the eyeball 20 when the subject's head is in the reference state as the “reference image P1” (S110). At this time, since the optical axis 380a of the observation optical system 300 that guides the image of the eyeball 20 to the image sensor 340 passes through the center of the eyeball 20, the center of the reference image P1 is the center of the eyeball 20. (Ie, the center of the pupil 21). It is assumed that the center of the image captured by the image sensor 340 does not move from the center of the eyeball 20 in subsequent visual field inspections. At this time, in the reference image P1, a line that passes through the center of the eyeball 20 and is parallel to the vertical direction of the head (UD direction) is referred to as a “head direction centerline 20c of the eyeball 20”.
また、基準画像P1は、眼球20の虹彩24の画像を含んでいる。虹彩24は被検者毎に上下左右非対称の特有の模様を有しているため、基準画像P1における虹彩24の画像は、後述するように、眼球20の回旋角を計測するために用いられる。 Further, the reference image P1 includes an image of the iris 24 of the eyeball 20. Since the iris 24 has an up-down / left-right asymmetric unique pattern for each subject, the image of the iris 24 in the reference image P1 is used to measure the rotation angle of the eyeball 20, as will be described later.
(S120:使用中画像取得工程)
基準画像保持工程S110後、上記した視野検査を開始する。被検者が視野検査を行っている状態を、以下では、被検者が視覚検査装置10を使用している状態、すなわち「使用状態」とする。
(S120: In-use image acquisition process)
After the reference image holding step S110, the visual field inspection described above is started. Hereinafter, the state in which the subject is performing the visual field inspection is referred to as a state in which the subject is using the visual inspection apparatus 10, that is, a “use state”.
図6(a)は、被検者が使用状態であるときの図である。
図6(a)には、例えば、視野検査の際に、被検者が頭部を右(R)方向に傾けた様子が示されている。ここで、被検者に対向したときに時計と反対回りの方向(頭部の右(R)方向)を正の方向とする。図6(a)の場合では、被検者の頭部は正の方向に傾いており、鉛直方向に対する被検者の頭部の傾き角度が+αであるとする(α≧0)。
FIG. 6A is a diagram when the subject is in use.
FIG. 6A shows a state in which the subject tilts his / her head in the right (R) direction at the time of visual field inspection, for example. Here, when facing the subject, the direction counterclockwise (right (R) direction of the head) is taken as the positive direction. In the case of FIG. 6A, the subject's head is inclined in the positive direction, and the inclination angle of the subject's head with respect to the vertical direction is + α (α ≧ 0).
図6(b)は、被検者が使用状態であるときの被検者の眼球の画像を示す図である。
図6(b)に示されているように、被検者が使用状態であるとき、撮像素子340は、眼球20の状態を把握するために、例えば所定の時間間隔で眼球20の画像を取得し、その画像を制御部400に送信する(S120)。このとき、撮像素子340が撮像した、被検者が使用状態であるときの眼球20の画像を「使用中画像P2」とする。
FIG. 6B is a diagram illustrating an image of the eyeball of the subject when the subject is in use.
As shown in FIG. 6B, when the subject is in use, the imaging device 340 acquires an image of the eyeball 20 at a predetermined time interval, for example, in order to grasp the state of the eyeball 20. Then, the image is transmitted to the control unit 400 (S120). At this time, an image of the eyeball 20 captured by the image sensor 340 when the subject is in use is referred to as an “in-use image P2”.
例えば、図6(b)の状態では、被検者の頭部が正の方向(R方向)に+αの角度で傾いたことにより、眼球20の頭部方向中心線20cは、鉛直方向に対して+αの角度で傾いている。これに対して、被検者の眼球20は、眼球20の中心を中心として、頭部の傾き方向と反対の方向に回旋している。このとき、眼球20の頭部方向中心線20cに対する眼球20の回旋角を、例えば−β(頭部の傾き方向と逆の方向にβ)であるとする(β≧0)。例えば、眼球20の回旋角の絶対値βは、被検者の頭部の傾き角度の絶対値αよりも小さい。なお、この段階では、制御部400は、眼球20の回旋角が−βであると認識していない。 For example, in the state of FIG. 6B, the head direction centerline 20c of the eyeball 20 is in the vertical direction because the subject's head is inclined in the positive direction (R direction) at an angle of + α. Tilted at an angle of + α. On the other hand, the eyeball 20 of the subject rotates around the center of the eyeball 20 in the direction opposite to the tilt direction of the head. At this time, the rotation angle of the eyeball 20 with respect to the head direction center line 20c of the eyeball 20 is assumed to be, for example, -β (β in the direction opposite to the head tilt direction) (β ≧ 0). For example, the absolute value β of the rotation angle of the eyeball 20 is smaller than the absolute value α of the tilt angle of the subject's head. At this stage, the control unit 400 does not recognize that the rotation angle of the eyeball 20 is −β.
また、使用中画像P2も、基準画像P1と同様に虹彩24の画像を含んでいる。使用中画像P2における虹彩24の模様は、眼球20の回旋に伴って、眼球20の頭部方向中心線20cに対して−βの角度で回転している。 Further, the in-use image P2 also includes the image of the iris 24 as in the reference image P1. The pattern of the iris 24 in the in-use image P <b> 2 rotates at an angle of −β with respect to the center line 20 c in the head direction of the eyeball 20 as the eyeball 20 rotates.
(S130:回旋角計測工程)
次に、以下のようにして、被検者が使用状態であるときの眼球20の回旋角を計測する。
(S130: rotation angle measurement process)
Next, the rotation angle of the eyeball 20 when the subject is in use is measured as follows.
図7(a)は、基準画像を示す図であり、図7(b)は、使用中画像を示す図である。
図7(a)に示されているように、制御部400では、基準画像P1を取得後、基準画像P1に対して、眼球20から瞼等の部分を除去して虹彩24を抽出する虹彩抽出処理、虹彩24の模様のコントラストを調整するコントラスト調整処理、虹彩24の模様のエッジを強調するエッジ強調処理等の画像処理が実施される。
また、図7(b)に示されているように、制御部400では、使用中画像P2を取得後、使用中画像P2に対しても、基準画像P2と同様の虹彩抽出処理、コントラスト調整処理、エッジ強調処理等の画像処理が実施される。
FIG. 7A is a diagram illustrating a reference image, and FIG. 7B is a diagram illustrating an in-use image.
As shown in FIG. 7A, the control unit 400 acquires the reference image P1, and then removes the eyelid 20 from the eyeball 20 to extract the iris 24 from the reference image P1. Image processing such as processing, contrast adjustment processing for adjusting the contrast of the iris 24 pattern, and edge enhancement processing for enhancing the edge of the iris 24 pattern is performed.
Further, as shown in FIG. 7B, after acquiring the in-use image P2, the control unit 400 obtains the in-use image P2 and performs the same iris extraction process and contrast adjustment process as the reference image P2. Image processing such as edge enhancement processing is performed.
なお、被検者が使用状態であるとき、眼球20を撮像する撮像素子340は、ヘッドマウント型として頭部に装着されているため、頭部と一緒に傾く(頭部の傾きに追従する)状態にある。このため、図7(b)の使用中画像P2からは、頭部の傾きを把握することはできず、虹彩24(眼球20)が−βの角度で回旋した画像のみが得られる。 Note that when the subject is in use, the imaging device 340 that images the eyeball 20 is mounted on the head as a head-mounted type, and therefore tilts with the head (follows the tilt of the head). Is in a state. For this reason, the tilt of the head cannot be grasped from the in-use image P2 in FIG. 7B, and only an image in which the iris 24 (eyeball 20) is rotated at an angle of −β is obtained.
図7(c)は、基準画像と使用中画像とをパターンマッチングしたときの図である。
図7(c)に示されているように、回旋角計測手段446は、例えば以下のようにして、使用中画像P2における虹彩24の画像を、基準画像P1における虹彩24の画像とパターンマッチングさせ、基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角を計測する。
FIG. 7C is a diagram when pattern matching is performed on the reference image and the image in use.
As shown in FIG. 7C, the rotation angle measuring unit 446 performs pattern matching between the image of the iris 24 in the in-use image P2 and the image of the iris 24 in the reference image P1, for example, as follows. Then, the rotation angle of the in-use image P2 with respect to the reference image P1 is measured.
まず、使用中画像P2に基準画像P1を重ね合わせ、使用中画像P2における虹彩24の画像に対する基準画像P1における虹彩24の画像の差分を検出する。次に、基準画像P1の中心(瞳孔21)を中心として、徐々に基準画像P1を回転させていき、使用中画像P2における虹彩24の画像に対する回転後の基準画像P1における虹彩24の画像の差分が最小となるまで繰り返す。使用中画像P2における虹彩24の画像に対する回転後の基準画像P1における虹彩24の画像の差分が最小となったとき、当該基準画像P1を回転させた角度を、基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角として計測(算出)する(以上、S130)。このようにして求められた基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角(−β)は、被検者が使用状態であるときの眼球20の回旋角(−β)に相当する。基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角(−β)は、次の工程において、眼球20の回旋角(−β)として、視標の呈示位置の補正に用いられる。 First, the reference image P1 is superimposed on the in-use image P2, and the difference between the image of the iris 24 in the reference image P1 and the image of the iris 24 in the in-use image P2 is detected. Next, the reference image P1 is gradually rotated around the center (pupil 21) of the reference image P1, and the difference between the image of the iris 24 in the rotated reference image P1 and the image of the iris 24 in the in-use image P2 is different. Repeat until is minimized. When the difference of the image of the iris 24 in the reference image P1 after rotation with respect to the image of the iris 24 in the in-use image P2 is minimized, the angle at which the reference image P1 is rotated is set to the angle of the in-use image P2 with respect to the reference image P1. The rotation angle is measured (calculated) (S130). The rotation angle (−β) of the in-use image P2 with respect to the reference image P1 thus obtained corresponds to the rotation angle (−β) of the eyeball 20 when the subject is in use. In the next step, the rotation angle (−β) of the in-use image P2 with respect to the reference image P1 is used as the rotation angle (−β) of the eyeball 20 to correct the presentation position of the visual target.
(S140:視標補正工程)
次に、視標補正手段450は、例えば以下のようにして、眼球20の回旋に応じて、表示素子240が呈示する視標の呈示位置を補正する。
(S140: Target correction process)
Next, the visual target correction means 450 corrects the display position of the visual target presented by the display element 240 according to the rotation of the eyeball 20, for example, as follows.
ここで、図8(a)は、被検者の頭部が基準状態であるときの視標を示す図である。なお、図8(a)および後述する図8(b)は、表示素子240の表示画像を表示素子240を挟んで被検者と反対側から透過させて見た場合の図を示している。
図8(a)には、被検者の頭部が基準状態であるときの表示素子240の表示画面TP1が示されている。被検者の頭部が基準状態であるときの表示画面TP1では、眼球20の中心の位置に表示画面TP1の中心が配置され、その表示画面TP1の中心に固定視標Oが呈示され、固定視標Oから離間した所定の位置に視標(刺激視標)T1が呈示されている。なお、図8(a)では、固定視標Oは黒い十字で示され、視標T1は黒い点として示されているが、実際には、背景は所定の明るさ(輝度)以下の暗い状態となっており、固定視標Oは所定の明るさ(輝度)を有する十字となっており、視標T1は検査のための所定の明るさ(輝度)を有する点となっている。
Here, Fig.8 (a) is a figure which shows a visual target when a subject's head is a reference | standard state. FIG. 8A and FIG. 8B to be described later show a view when the display image of the display element 240 is seen through the display element 240 from the opposite side.
FIG. 8A shows a display screen TP1 of the display element 240 when the subject's head is in the reference state. In the display screen TP1 when the subject's head is in the reference state, the center of the display screen TP1 is arranged at the center position of the eyeball 20, and the fixed target O is presented at the center of the display screen TP1. A target (stimulus target) T1 is presented at a predetermined position away from the target O. In FIG. 8A, the fixed target O is shown as a black cross and the target T1 is shown as a black dot. However, in reality, the background is dark with a predetermined brightness (luminance) or less. The fixed target O is a cross having a predetermined brightness (luminance), and the target T1 is a point having a predetermined brightness (luminance) for inspection.
一方、図8(b)は、被検者が使用状態であるときの視標を示す図である。
ここで、被検者が使用状態であって被検者の頭部が傾いているとき、視標T1を呈示する表示素子240は、ヘッドマウント型として頭部に装着されているため、頭部と一緒に傾く(頭部の傾きに追従する)状態にある。表示素子240の表示画面TP1が維持されたままでは、視標T1の呈示位置は、被検者の頭部が基準状態であるときの視標T1の呈示位置(図8(b)中の点線の丸印)と変わらない。一方で、このとき、上述のように、被検者の眼球20は、頭部の傾き方向と反対の方向に−βの角度で回旋している。回旋時の眼球20に対する視標T1の呈示位置は、回旋前の眼球20に対する視標T1の呈示位置よりも、眼球20の回旋方向と反対の方向に相対的にずれてしまうことになる。このように視標T1の呈示位置がずれてしまった状態では、網膜22上の目標とする視標T1の呈示位置に対して、正確な検査を行うことができなくなってしまう。
On the other hand, FIG.8 (b) is a figure which shows a visual target when a subject is a use condition.
Here, when the subject is in use and the subject's head is tilted, the display element 240 that presents the target T1 is mounted on the head as a head-mounted type. Tilted together (follows the tilt of the head). If the display screen TP1 of the display element 240 is maintained, the presentation position of the visual target T1 is the presentation position of the visual target T1 when the subject's head is in the reference state (dotted line in FIG. 8B). The same as the circle). On the other hand, at this time, as described above, the eyeball 20 of the subject is rotated at an angle of −β in the direction opposite to the tilt direction of the head. The presentation position of the visual target T1 with respect to the eyeball 20 at the time of rotation is relatively shifted in the direction opposite to the rotational direction of the eyeball 20 from the presentation position of the visual target T1 with respect to the eyeball 20 before the rotation. As described above, in a state where the presentation position of the target T1 is deviated, an accurate inspection cannot be performed on the target presentation position of the target T1 on the retina 22.
そこで、本実施形態では、図8(b)に示されているように、視標補正手段450は、回旋角計測手段446が計測した回旋角−βに応じて、表示素子240が呈示する視標T1の呈示位置を補正する。具体的には、視標補正手段450は、被検者の頭部が基準状態であるときの視標T1を、表示画面TP1の中心を中心として眼球20の回旋角−βと同じ角度で回転させて、被検者が使用状態であるときの視標T2とする。つまり、回旋角計測工程S140によって求めた眼球20の回旋角−βを、そのまま視標T1の呈示位置を補正する角度(−β)とする。例えば、視標T1の座標を(x1,y1)としたとき、視標T1の座標を−βの角度で回転移動させて、視標T2の座標を(x1cosβ+y1sinβ,−x1sinβ+y1cosβ)とする。なお、このとき、固定視標Oを、表示画面TP1の中心を中心として回旋角−βと同じ角度で回転させてもよい。また、表示素子240の表示画面TP1の全体を、表示画面TP1の中心を中心として回旋角−βと同じ角度で回転させて、仮想の表示画面TP2に補正すると考えても良い。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 8B, the visual target correction means 450 is a visual display that the display element 240 presents according to the rotation angle −β measured by the rotation angle measurement means 446. The presentation position of the mark T1 is corrected. Specifically, the target correcting means 450 rotates the target T1 when the subject's head is in the reference state at the same angle as the rotation angle −β of the eyeball 20 around the center of the display screen TP1. Let the target T2 be when the subject is in use. That is, the rotation angle −β of the eyeball 20 obtained in the rotation angle measurement step S140 is set as an angle (−β) for correcting the presentation position of the target T1 as it is. For example, when the coordinates of the target T1 are (x 1 , y 1 ), the coordinates of the target T1 are rotated by an angle of −β, and the coordinates of the target T2 are (x 1 cos β + y 1 sin β, −x 1 sin β + y 1 cos β). At this time, the fixed visual target O may be rotated around the center of the display screen TP1 at the same angle as the rotation angle −β. Further, it may be considered that the entire display screen TP1 of the display element 240 is rotated around the center of the display screen TP1 at the same angle as the rotation angle −β to be corrected to the virtual display screen TP2.
このようにして、回旋角計測手段446が計測した回旋角−βに応じて、表示素子240が呈示する視標T1の呈示位置を補正することにより、被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋した場合であっても、回旋時の眼球20に対する視標の呈示位置が、回旋前(被検者の頭部が基準状態であるとき)の眼球20に対する視標の呈示位置と変わらないようにすることができる(以上、S140)。 In this way, by correcting the presentation position of the target T1 presented by the display element 240 according to the rotation angle −β measured by the rotation angle measuring means 446, the head of the subject is tilted and the eyeball 20 is tilted. Even when the eye is rotated, the position of the visual target on the eyeball 20 during the rotation is the same as the position of the visual target on the eyeball 20 before the rotation (when the subject's head is in the reference state). (S140).
(S150:検査終了判定)
その後、制御部400は、視野検査を終了するか否かを判断する(S150)。視野検査を終了せず継続させるとき(S150でNo)、再び使用中画像取得工程S120から視標補正工程S140までの工程を繰り返す。一方で、視野検査を終了するとき(S150でYes)、一連の工程を終了する。
(S150: Inspection end determination)
Thereafter, the control unit 400 determines whether or not to end the visual field inspection (S150). When continuing the visual field inspection without ending (No in S150), the steps from the in-use image acquisition step S120 to the target correction step S140 are repeated again. On the other hand, when the visual field inspection is finished (Yes in S150), the series of steps is finished.
なお、被検者が使用状態であっても被検者の頭部が傾いていない場合、すなわちα=0である場合も考えられる。この場合、眼球20は回旋しない。本実施形態では、被検者の頭部が傾いていない場合においても、使用中画像取得工程S120から視標補正工程S140までの工程が行われる。すなわち、使用中画像取得工程S120では、眼球20が回旋していない使用中画像P2が取得される。回旋角計測工程S130では、眼球20の回旋角β=0と計測される。視標補正工程S140では、回旋角β=0として視標T1の呈示位置の補正が行われる。言い換えれば、視標T1の呈示位置は補正されない。 In addition, even when the subject is in use, the case where the subject's head is not tilted, that is, α = 0 may be considered. In this case, the eyeball 20 does not rotate. In this embodiment, even when the subject's head is not tilted, the steps from the in-use image acquisition step S120 to the target correction step S140 are performed. That is, in the in-use image acquisition step S120, the in-use image P2 in which the eyeball 20 is not rotated is acquired. In the rotation angle measurement step S130, the rotation angle β = 0 of the eyeball 20 is measured. In the visual target correction step S140, the presentation position of the visual target T1 is corrected with the rotation angle β = 0. In other words, the presentation position of the target T1 is not corrected.
<4.実施の形態による効果>
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。
<4. Advantages of the embodiment>
According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
(a)本実施形態によれば、回旋検出手段440は、撮像素子340で撮像した眼球20の画像に基づいて、眼球20の回旋を検出する。視標補正手段450は、眼球20の回旋に応じて、表示素子240が呈示する視標の呈示位置を補正する。これにより、被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋した場合であっても、回旋時の眼球20に対する視標T1の呈示位置が、回旋前(被検者の頭部が基準状態であるとき)の眼球20に対する視標T1の呈示位置よりも、眼球20の回旋方向と反対の方向に相対的にずれてしまうことを抑制することができる。したがって、被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋した場合であっても、網膜22上の目標とする視標の呈示位置に対して、正確な検査を行うことができる。 (A) According to the present embodiment, the rotation detection unit 440 detects the rotation of the eyeball 20 based on the image of the eyeball 20 captured by the image sensor 340. The visual target correction means 450 corrects the display position of the visual target presented by the display element 240 according to the rotation of the eyeball 20. As a result, even when the subject's head is tilted and the eyeball 20 is rotated, the presentation position of the target T1 with respect to the eyeball 20 at the time of rotation is the same as before rotation (the subject's head is in a reference state). It is possible to suppress the relative displacement in the direction opposite to the rotation direction of the eyeball 20 from the position where the target T1 is presented with respect to the eyeball 20 at a certain time. Therefore, even when the subject's head is tilted and the eyeball 20 is rotated, an accurate examination can be performed on the target target presentation position on the retina 22.
(b)本実施形態によれば、まず、基準画像保持工程S110において、被検者の頭部が基準状態であるときに、撮像素子340で撮像した眼球20の画像を基準画像P1として保持しておき、回旋角計測工程S130において、被検者が使用状態であるときに、撮像素子340で撮像した眼球20の画像である使用中画像P2を、基準画像P1とパターンマッチングさせ、基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角−βを計測する。このようにして求められた基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角−βは、被検者が使用状態であるときの眼球20の回旋角−βに相当する。つまり、使用中画像P2を基準画像P1とパターンマッチングさせることにより、眼球20の回旋角−βを正確に計測することができる。そして、視標補正工程S140において、基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角−βに応じて、表示素子240が呈示する視標T1の呈示位置を補正することにより、回旋時の眼球20に対する視標の呈示位置が、回旋前(被検者の頭部が基準状態であるとき)の眼球20に対する視標の呈示位置と変わらないようにすることができる。したがって、被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋した場合であっても、視野検査の精度を向上させることができる。 (B) According to the present embodiment, first, in the reference image holding step S110, when the subject's head is in the reference state, the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340 is held as the reference image P1. In addition, in the rotation angle measurement step S130, when the subject is in use, the in-use image P2, which is the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340, is pattern-matched with the reference image P1, and the reference image P1. The rotation angle -β of the in-use image P2 with respect to is measured. The rotation angle −β of the in-use image P2 with respect to the reference image P1 thus obtained corresponds to the rotation angle −β of the eyeball 20 when the subject is in use. That is, the rotational angle −β of the eyeball 20 can be accurately measured by pattern matching the in-use image P2 with the reference image P1. Then, in the target correction step S140, the display position of the target T1 presented by the display element 240 is corrected according to the rotation angle −β of the in-use image P2 with respect to the reference image P1, whereby the eyeball 20 at the time of rotation is corrected. The presentation position of the visual target can be made the same as the presentation position of the visual target with respect to the eyeball 20 before rotation (when the subject's head is in the reference state). Therefore, even when the subject's head is tilted and the eyeball 20 is rotated, the accuracy of the visual field inspection can be improved.
(c)本実施形態によれば、基準画像P1および使用中画像P2のそれぞれは、眼球20の虹彩24の画像を含む。基準画像P1および使用中画像P2のそれぞれにおける虹彩24の画像は、回旋角計測工程S130でのパターンマッチングに用いられる。虹彩24は被検者毎に上下左右非対称の特有の模様を有しているため、使用中画像P2における虹彩24の画像を基準画像P1における虹彩24の画像とパターンマッチングすることにより、基準画像P1に対する使用中画像P2の回旋角−βを容易に計測することができる。 (C) According to the present embodiment, each of the reference image P1 and the in-use image P2 includes an image of the iris 24 of the eyeball 20. The image of the iris 24 in each of the reference image P1 and the in-use image P2 is used for pattern matching in the rotation angle measurement step S130. Since the iris 24 has a specific pattern that is asymmetrical in the vertical and horizontal directions for each subject, the image of the iris 24 in the in-use image P2 is pattern-matched with the image of the iris 24 in the reference image P1, thereby generating the reference image P1. The rotation angle -β of the in-use image P2 can be easily measured.
ここで、参考までに、眼底画像を用いて眼球の回旋角を計測する場合について説明する。網膜を含む眼底も、非検査者毎に上下左右非対称の特有の模様を有している。回旋時の眼底画像を回旋前の眼底画像とパターンマッチングすることにより、本実施形態と同様の原理により、眼球の回旋角を計測することができる。しかしながら、この場合では、眼底を観察するための観察光学系が大掛かりなものになり易い。これに伴って、視覚検査装置全体が大型化してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、眼球20の表面(前眼部)における虹彩24の画像をパターンマッチングに用いることにより、眼球20の回旋角を容易に計測することができる。これにより、観察光学系300を眼球20の表面(前眼部)のみを観察するための簡易的な構成とすることができる。したがって、視覚検査装置全体を小型化することができる。 Here, for reference, a case where the rotation angle of the eyeball is measured using the fundus image will be described. The fundus including the retina also has a unique pattern that is asymmetrical in the vertical and horizontal directions for each non-examiner. By pattern matching the fundus image at the time of rotation with the fundus image before the rotation, the rotation angle of the eyeball can be measured based on the same principle as in the present embodiment. However, in this case, the observation optical system for observing the fundus is likely to be large. In connection with this, the whole visual inspection apparatus may be enlarged. On the other hand, according to the present embodiment, the rotation angle of the eyeball 20 can be easily measured by using the image of the iris 24 on the surface (anterior eye portion) of the eyeball 20 for pattern matching. Accordingly, the observation optical system 300 can have a simple configuration for observing only the surface (anterior eye portion) of the eyeball 20. Therefore, the entire visual inspection apparatus can be reduced in size.
(d)本実施形態によれば、表示光学系200の眼球20の瞳孔21からミラー220までの光軸280aは、観察光学系300の眼球20の瞳孔21からミラーまでの光軸(280a)と一致している。これにより、表示素子240による視標の呈示位置と、撮像素子340によって撮像した眼球20の画像内での位置とを対応(一致)させることができる。被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋したとき、撮像素子340による眼球20の画像上で眼球20の回旋角(−β)を求めれば、眼球20の回旋角(−β)を、そのまま視標の呈示位置を補正する角度(−β)とすることができる。このように、視標の呈示位置を補正する角度を容易かつ正確に求めることができる。 (D) According to this embodiment, the optical axis 280a from the pupil 21 of the eyeball 20 of the display optical system 200 to the mirror 220 is the optical axis (280a) from the pupil 21 of the eyeball 20 of the observation optical system 300 to the mirror. Match. Thereby, the target presentation position by the display element 240 and the position in the image of the eyeball 20 imaged by the image sensor 340 can be matched (matched). When the subject's head is tilted and the eyeball 20 is rotated, if the rotation angle (−β) of the eyeball 20 is obtained on the image of the eyeball 20 by the imaging device 340, the rotation angle (−β) of the eyeball 20 is calculated. The angle (−β) for correcting the presentation position of the target as it is can be used. Thus, the angle for correcting the presentation position of the visual target can be obtained easily and accurately.
<5.他の実施の形態>
本発明は、視覚検査装置として具現化するだけでなく、ヘッドマウント型の表示装置(Head Mounted Display)として具現化することも可能である。本実施形態においては、先の実施形態と比較して、「被検者」が「使用者」として置き換えられる点と、制御部400の構成とが異なる。なお、本実施形態においては、従来のヘッドマウント型の表示装置と比較して、眼球20を撮像するために観察光学系300および撮像素子340を備える点が異なる。
<5. Other embodiments>
The present invention can be realized not only as a visual inspection apparatus but also as a head mounted display. The present embodiment is different from the previous embodiment in that “subject” is replaced as “user” and the configuration of the control unit 400 is different. Note that the present embodiment is different from the conventional head-mounted display device in that it includes an observation optical system 300 and an image sensor 340 for imaging the eyeball 20.
(5−1.制御部)
図9は、他の実施形態の表示装置における制御部の構成を示す概略図である。
図9に示されているように、本実施形態の表示装置12は、使用者に対して所定の画像を表示することができるように構成されており、制御部400は、画像制御手段470として機能するように構成されている。
画像制御手段470は、表示素子240により所定の画像を表示させるよう制御するための機能である。
なお、表示素子240に表示する画像は、特に制限は無く、静止画、動画(ゲームや映画の映像など)のいずれであってもよい。また、表示する画像は、2次元の画像に限らず、左右で異なるようにして3次元の画像としてもよい。
(5-1. Control unit)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a control unit in a display device according to another embodiment.
As shown in FIG. 9, the display device 12 of the present embodiment is configured to display a predetermined image for the user, and the control unit 400 serves as the image control unit 470. Configured to work.
The image control unit 470 is a function for controlling the display element 240 to display a predetermined image.
The image displayed on the display element 240 is not particularly limited, and may be either a still image or a moving image (game or movie video). Also, the image to be displayed is not limited to a two-dimensional image, and may be a three-dimensional image so as to be different on the left and right.
また、本実施形態の表示装置12は、使用者が使用する際に、眼球20の回旋に応じて画像の表示位置を補正するように構成されており、制御部400は、回旋検出手段440および画像補正手段480として機能するように構成されている。
回旋検出手段440は、先の実施形態と同様の機能であり、撮像素子340で撮像した眼球20の画像に基づいて、眼球20の回旋を検出するための機能である。
画像補正手段480は、眼球20の回旋に応じて、表示素子240が表示する画像の表示位置を補正するための機能である。
Further, the display device 12 of the present embodiment is configured to correct the display position of the image according to the rotation of the eyeball 20 when used by the user. The control unit 400 includes the rotation detection unit 440 and the rotation detection unit 440. The image correction unit 480 is configured to function.
The rotation detection unit 440 has the same function as that of the previous embodiment, and is a function for detecting the rotation of the eyeball 20 based on the image of the eyeball 20 captured by the image sensor 340.
The image correction unit 480 is a function for correcting the display position of the image displayed on the display element 240 in accordance with the rotation of the eyeball 20.
(5−2.表示装置の画像補正方法)
本実施形態の表示装置の画像補正方法においては、先の実施形態の視覚検査装置の視標補正方法と比較して、視標補正工程S140の代わりに画像補正工程S140が行われる点が異なる。
(5-2. Image correction method of display device)
The image correction method of the display device of the present embodiment is different from the target correction method of the visual inspection device of the previous embodiment in that an image correction step S140 is performed instead of the target correction step S140.
画像補正工程S140では、画像補正手段480は、回旋角計測手段446が計測した回旋角−βに応じて、表示素子240が表示する画像の表示位置(表示角度)を補正する。具体的には、画像補正手段480は、被検者の頭部が基準状態であるときの画像(の全体)を、表示画面の中心を中心として眼球20の回旋角−βと同じ角度で回転させて、被検者が使用状態であるときの画像とする。 In the image correction step S140, the image correction unit 480 corrects the display position (display angle) of the image displayed on the display element 240 in accordance with the rotation angle −β measured by the rotation angle measurement unit 446. Specifically, the image correction unit 480 rotates the image (the whole) when the subject's head is in the reference state at the same angle as the rotation angle −β of the eyeball 20 around the center of the display screen. Let the image be when the subject is in use.
本実施形態によれば、回旋角計測手段446が計測した回旋角−βに応じて、表示素子240が表示する画像の表示位置を補正することにより、被検者の頭部が傾いて眼球20が回旋した場合であっても、回旋時の眼球20に対する画像の表示位置が、回旋前(被検者の頭部が基準状態であるとき)の眼球20に対する画像の表示位置と変わらないようにすることができる。 According to this embodiment, by correcting the display position of the image displayed by the display element 240 according to the rotation angle −β measured by the rotation angle measuring unit 446, the head of the subject is tilted and the eyeball 20 is tilted. Even when the image is rotated, the display position of the image on the eyeball 20 at the time of rotation is not changed from the display position of the image on the eyeball 20 before the rotation (when the subject's head is in the reference state). can do.
<6.変形例等>
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
<6. Modified example>
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
上述の実施形態では、制御部400が装着具120の後頭部側に設けられている場合について説明したが、制御部はHM部の筺体内に格納されていてもよい。また、制御部は、HM部とは別体として設けられていても良い。 In the above-described embodiment, the case where the control unit 400 is provided on the back head side of the wearing tool 120 has been described, but the control unit may be stored in the housing of the HM unit. Further, the control unit may be provided separately from the HM unit.
上述の実施形態では、表示光学系200の第1レンズ210が1枚で構成されている場合について説明したが、第1レンズは、複数枚のレンズにより構成されるレンズ群であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the first lens 210 of the display optical system 200 is configured by one lens has been described. However, the first lens may be a lens group configured by a plurality of lenses.
上述の実施形態では、ミラー220がコールドミラーである場合について説明したが、ミラーは、ホットミラー、ダイクロイックミラーであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the mirror 220 is a cold mirror has been described. However, the mirror may be a hot mirror or a dichroic mirror.
上述の実施形態では、表示光学系200の光軸がミラー220を介して屈曲されている場合について説明したが、表示光学系が直線的に配置され、観察光学系がミラーを介して屈曲されていてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the optical axis of the display optical system 200 is bent through the mirror 220 has been described. However, the display optical system is linearly arranged and the observation optical system is bent through the mirror. May be.
上述の実施形態では、表示光学系200のミラー220から表示素子240までの光軸280bが、表示光学系200の眼球20の瞳孔21からミラー220までの光軸よりも鉛直上側に位置する場合について説明したが、表示光学系のミラーから表示素子までの光軸は、表示光学系の眼球の瞳孔からミラーまでの光軸よりも鉛直下側に位置していてもよい。 In the embodiment described above, the optical axis 280b from the mirror 220 of the display optical system 200 to the display element 240 is positioned vertically above the optical axis from the pupil 21 of the eyeball 20 of the display optical system 200 to the mirror 220. As described above, the optical axis from the mirror of the display optical system to the display element may be positioned vertically lower than the optical axis from the pupil of the eyeball of the display optical system to the mirror.
上述の実施形態では、視標補正工程S140において、眼球20の回旋角−βに応じて、表示素子240の画面内で視標の呈示位置を補正する(移動させる)場合について説明したが、視標補正工程において、眼球の回旋角に応じて、光軸を軸として表示素子自体を回転させてもよい。 In the above-described embodiment, in the target correction step S140, the case where the presentation position of the target is corrected (moved) within the screen of the display element 240 according to the rotation angle −β of the eyeball 20 has been described. In the target correction step, the display element itself may be rotated about the optical axis according to the rotation angle of the eyeball.
10 視覚検査装置
12 表示装置
20 眼球
21 瞳孔
22 網膜
24 虹彩
100 ヘッドマウント(HM)部
110 筺体(装着本体)
120 装着具
200 表示光学系
210 第1レンズ
220 ミラー
230 第2レンズ群
232 正レンズ
234 負レンズ
236 正メニスカスレンズ
240,240R,230L 表示素子
280a,280b 光軸
300 観察光学系
310 光源
320 撮像レンズ
340 撮像素子
380a 光軸
400 制御部(コンピュータ部)
410 視標呈示手段
420 縮瞳検出手段
430 感度マッピング手段
440 回旋検出手段
442 基準画像保持手段
446 回旋角計測手段
450 視標補正手段
470 画像制御手段
480 画像補正手段
520 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Visual test | inspection apparatus 12 Display apparatus 20 Eyeball 21 Pupil 22 Retina 24 Iris 100 Head mount (HM) part 110 Housing (mounting main body)
120 Mounting tool 200 Display optical system 210 First lens 220 Mirror 230 Second lens group 232 Positive lens 234 Negative lens 236 Positive meniscus lenses 240, 240R, 230L Display elements 280a, 280b Optical axis 300 Observation optical system 310 Light source 320 Imaging lens 340 Image sensor 380a Optical axis 400 Control unit (computer unit)
410 target presentation means 420 miosis detection means 430 sensitivity mapping means 440 rotation detection means 442 reference image holding means 446 rotation angle measurement means 450 target correction means 470 image control means 480 image correction means 520 switch
Claims (7)
前記被検者の眼球に対して視標を呈示する表示手段と、
前記眼球を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する回旋検出手段と、
前記眼球の回旋に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する視標補正手段と、
を有する視覚検査装置。 A head-mounted visual inspection device mounted on a subject's head,
Display means for presenting a visual target to the eyeball of the subject;
Imaging means for imaging the eyeball;
Based on the image of the eyeball imaged by the imaging means, rotation detection means for detecting the rotation of the eyeball accompanying the tilt of the head of the subject in the left-right direction;
A target correcting means for correcting the presentation position of the target presented by the display means according to the rotation of the eyeball;
Visual inspection apparatus having
前記被検者の頭部が基準状態であるときに前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像を基準画像として保持する基準画像保持手段と、
前記被検者が使用状態であるときに前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像である使用中画像を、前記基準画像とパターンマッチングさせ、前記基準画像に対する前記使用中画像の回旋角を計測する回旋角計測手段と、
を有し、
前記視標補正手段は、前記回旋角計測手段が計測した前記回旋角に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する請求項1に記載の視覚検査装置。 The rotation detection means includes
Reference image holding means for holding, as a reference image, an image of the eyeball imaged by the imaging means when the subject's head is in a reference state;
The in-use image, which is the image of the eyeball imaged by the imaging means when the subject is in use, is pattern-matched with the reference image, and the rotation angle of the in-use image with respect to the reference image is measured. Rotation angle measuring means;
Have
The visual inspection apparatus according to claim 1, wherein the visual target correction unit corrects a display position of the visual target presented by the display unit according to the rotation angle measured by the rotation angle measurement unit.
前記眼球の像を前記撮像素子に導く観察光学系と、
を有し、
前記表示光学系は、前記表示素子よりも前記眼球側に、特定の波長の光を反射し、その他の光を透過するミラーを有し、
前記表示光学系の前記眼球の瞳孔から前記ミラーまでの光軸と、前記観察光学系の前記眼球の瞳孔から前記ミラーまでの光軸とが一致している請求項1〜3のいずれか1項に記載の視覚検査装置。 A display optical system for guiding the light of the optotype presented by the display means to the retina of the eyeball;
An observation optical system for guiding the image of the eyeball to the image sensor;
Have
The display optical system has a mirror that reflects light of a specific wavelength and transmits other light on the eyeball side of the display element,
The optical axis from the pupil of the eyeball of the display optical system to the mirror matches the optical axis from the pupil of the eyeball of the observation optical system to the mirror. The visual inspection device described in 1.
前記眼球を撮像した画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する工程と、
前記眼球の回旋に応じて、前記被検者の眼球に対して呈示する視標の呈示位置を補正する工程と、
を有する視覚検査装置の視標補正方法。 A method for correcting a target of a head-mounted visual inspection apparatus to be mounted on a subject's head,
Detecting the rotation of the eyeball associated with the tilt of the head of the subject in the left-right direction based on an image of the eyeball;
Correcting the presentation position of the visual target to be presented to the eyeball of the subject according to the rotation of the eyeball;
A method of correcting a target of a visual inspection apparatus having
前記被検者の頭部が基準状態であるときに撮像した前記眼球の画像を基準画像として保持する基準画像保持工程と、
前記被検者が使用状態であるときに撮像した前記眼球の画像である使用中画像を取得する使用中画像取得工程と、
前記使用中画像を前記基準画像とパターンマッチングさせ、前記基準画像に対する前記使用中画像の回旋角を計測する回旋角計測工程と、
を有し、
前記視標補正工程では、
前記回旋角に応じて、前記表示手段が呈示する前記視標の呈示位置を補正する請求項5に記載の視覚検査装置の視標補正方法。 The step of detecting the rotation of the eyeball comprises:
A reference image holding step for holding an image of the eyeball imaged when the head of the subject is in a reference state as a reference image;
An in-use image acquisition step of acquiring an in-use image that is an image of the eyeball imaged when the subject is in use; and
Pattern-matching the in-use image with the reference image and measuring a rotation angle of the in-use image with respect to the reference image;
Have
In the target correction step,
The visual target correction method of the visual inspection apparatus according to claim 5, wherein the display position of the visual target presented by the display unit is corrected according to the rotation angle.
前記使用者の眼球に対して画像を表示する表示手段と、
前記眼球を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記眼球の画像に基づいて、前記被検者の頭部の左右方向への傾きに伴う前記眼球の回旋を検出する回旋検出手段と、
前記眼球の回旋に応じて、前記表示手段が表示する前記画像の表示位置を補正する画像補正手段と、
を有する表示装置。 A head-mounted display device mounted on a user's head,
Display means for displaying an image on the eyeball of the user;
Imaging means for imaging the eyeball;
Based on the image of the eyeball imaged by the imaging means, rotation detection means for detecting the rotation of the eyeball accompanying the tilt of the head of the subject in the left-right direction;
Image correcting means for correcting the display position of the image displayed by the display means in accordance with the rotation of the eyeball;
A display device.
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