JP7218858B2 - Image analysis device, method of operating image analysis device, and ophthalmic device - Google Patents

Image analysis device, method of operating image analysis device, and ophthalmic device Download PDF

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Description

本発明は、被検眼の眼底に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を解析する画像解析装置及び画像解析方法と、この画像解析装置を備える眼科装置と、に関する。 The present invention relates to an image analysis apparatus and an image analysis method for analyzing a captured image of reflected light of a measurement pattern projected onto the fundus of an eye to be examined, and an ophthalmologic apparatus including this image analysis apparatus.

眼科では、複数種類の眼科装置を用いて、被検眼の眼特性(例えば眼屈折力及び角膜形状等)の測定を行ったり、或いは被検眼の疾患[例えば白内障及び円錐角膜(不正乱視)等]の検査を行ったりする。例えば、被検眼の眼屈折力及び角膜形状の測定には、オートレフケラトメータ(レフラクトメータ及びケラトメータ)が用いられる(特許文献1参照)。 In ophthalmology, a plurality of types of ophthalmic devices are used to measure the ocular characteristics of an eye to be examined (e.g., eye refractive power, corneal shape, etc.), or to diagnose diseases of the eye to be examined [e.g., cataract, keratoconus (irregular astigmatism), etc.]. inspection. For example, an autorefractometer (a refractometer and a keratometer) is used to measure the refractive power and corneal shape of an eye to be examined (see Patent Document 1).

また、被検眼の白内障の検査には、例えば、被検眼の網膜のかなり小さい領域(ほぼ点光源とみなせる)にて反射された反射光の波面収差及び散乱を測定する特殊な眼科装置等が用いられる(特許文献2参照)。さらに、被検眼の円錐角膜の検査には、例えば円錐角膜の形状を定量的に評価可能な特殊なケラトメータが用いられる(特許文献3参照)。 In addition, for cataract testing in the subject's eye, for example, a special ophthalmologic instrument that measures the wavefront aberration and scattering of the reflected light reflected by a fairly small area of the subject's eye's retina (substantially regarded as a point light source) is used. (See Patent Document 2). Furthermore, a special keratometer capable of quantitatively evaluating the shape of keratoconus, for example, is used to examine keratoconus of an eye to be examined (see Patent Document 3).

特開2017-63979号公報JP 2017-63979 A 特開2006-280476号公報JP 2006-280476 A 特開2007-215956号公報JP 2007-215956 A

ところで、眼科において、被検眼の各種疾患(白内障及び円錐角膜等)の検査を行う場合には、特許文献2及び3に記載されているような特殊な眼科装置を用いる必要がある。このため、眼科装置の導入費用が掛かると共に眼科装置の設置スペースの確保という問題が生じる。従って、特許文献1に記載のオートレフケラトメータのように、被検眼に測定用パターンを投影すると共にこの測定用パターンの反射光の撮像画像を取得して被検眼の眼特性を測定する既存の眼科装置、例えば眼鏡及びコンタクトレンズ等の処方で広く使われている既存の眼科装置を利用した被検眼の疾患の検査の実現が強く要望されている。 By the way, in ophthalmology, special ophthalmologic apparatuses such as those described in Patent Documents 2 and 3 need to be used when examining eyes to be examined for various diseases (cataracts, keratoconus, etc.). For this reason, the introduction cost of the ophthalmic apparatus is high, and the problem of securing the installation space for the ophthalmic apparatus arises. Therefore, as in the autoreflection keratometer described in Patent Document 1, an existing ophthalmology system that projects a measurement pattern onto an eye to be inspected and obtains a captured image of the reflected light of the measurement pattern to measure the ocular characteristics of the eye to be inspected. There is a strong need to test for disease in the subject's eye using existing ophthalmic equipment that is widely used in prescribing equipment such as eyeglasses and contact lenses.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、既存の眼科装置を利用した被検眼の疾患の検査を可能とする画像解析装置及び画像解析方法と、この画像解析装置を備える眼科装置と、を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances. and intended to provide

本発明の目的を達成するための画像解析装置は、被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された撮像画像内から反射光に基づくリング像を検出するリング像検出部と、リング像検出部により検出されたリング像に基づき、リング像の歪みを発生させる被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出部と、を備える。 An image analysis apparatus for achieving the object of the present invention comprises an image acquisition unit for acquiring a captured image of reflected light from a measurement pattern projected onto an eye to be inspected; and a high-order aberration detection unit that detects a specific high-order aberration of the eye to be inspected that causes distortion of the ring image, based on the ring image detected by the ring image detection unit. , provided.

この画像解析装置によれば、リング像の歪みを発生させる被検眼の特定の高次収差を検出することで、被検眼の疾患の有無及び疾患の種類を判定(推定)することができる。 According to this image analysis apparatus, it is possible to determine (estimate) the presence or absence of a disease in the eye to be examined and the type of the disease by detecting specific high-order aberrations of the eye to be examined that cause distortion of the ring image.

本発明の他の態様に係る画像解析装置において、高次収差検出部が、リング像検出部により検出されたリング像に対して楕円をフィッティングする楕円近似部と、楕円近似部によりフィッティングされた楕円と、リング像検出部により検出されたリング像と、の残差を演算する残差演算部と、残差演算部が演算した残差に基づき、被検眼の特定の高次収差を演算する収差解析部と、を備える。これにより、被検眼の特定の高次収差を検出することができる。 In the image analysis apparatus according to another aspect of the present invention, the high-order aberration detection unit includes an ellipse approximation unit that fits an ellipse to the ring image detected by the ring image detection unit, and an ellipse fitted by the ellipse approximation unit. and the ring image detected by the ring image detection unit, and an aberration that calculates a specific high-order aberration of the eye to be examined based on the residual calculated by the residual calculation unit. and an analysis unit. This makes it possible to detect specific high-order aberrations of the subject's eye.

本発明の他の態様に係る画像解析装置において、収差解析部が、残差をゼルニケ多項式の微分にフィットさせることにより、被検眼の特定の高次収差の演算結果としてゼルニケ多項式のゼルニケ係数を演算する。これにより、被検眼の特定の高次収差を検出することができる。また、リングが一本であることから、リング上の角度をパラメータとした、楕円フィットからの残差を単にフーリエ変換し、3次及び4次の係数の評価をしても良い。 In the image analysis apparatus according to another aspect of the present invention, the aberration analysis unit calculates the Zernike coefficient of the Zernike polynomial as the calculation result of the specific high-order aberration of the eye to be examined by fitting the residual to the differential of the Zernike polynomial. do. This makes it possible to detect specific high-order aberrations of the subject's eye. Also, since there is only one ring, the residual from the ellipse fit with the angle on the ring as a parameter may simply be Fourier transformed to evaluate the cubic and quartic coefficients.

本発明の他の態様に係る画像解析装置において、高次収差検出部の検出結果に基づき、被検眼の状態を判定する状態判定部を備える。これにより、被検眼の疾患の有無及び疾患の種類を判定することができる。 An image analysis apparatus according to another aspect of the present invention includes a state determination section that determines the state of the subject's eye based on the detection result of the high-order aberration detection section. This makes it possible to determine the presence or absence of a disease in the subject's eye and the type of the disease.

本発明の他の態様に係る画像解析装置において、画像取得部が、撮像画像として、被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、リング像検出部が、撮像画像の種類ごとにリング像を検出し、高次収差検出部が、撮像画像の種類ごとに被検眼の特定の高次収差を検出し、状態判定部が、撮像画像の種類ごとに被検眼の状態を判定する。これにより、被検眼の疾患の有無及び疾患の種類を判定することができる。 In the image analysis apparatus according to another aspect of the present invention, the image acquisition unit includes, as the captured images, a first captured image of the fundus reflected light of the eye refractive power measurement pattern projected onto the fundus of the subject's eye, and the subject's eye. a second captured image of the corneal reflected light of the corneal shape measurement pattern projected on the cornea, the ring image detection unit detects the ring image for each type of captured image, and the higher-order aberration detection unit , a specific high-order aberration of the subject's eye is detected for each type of captured image, and the state determination unit determines the state of the subject's eye for each type of captured image. This makes it possible to determine the presence or absence of a disease in the subject's eye and the type of the disease.

本発明の他の態様に係る画像解析装置において、画像取得部が、撮像画像として、被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、リング像検出部が、撮像画像の種類ごとにリング像を検出し、高次収差検出部が、撮像画像の種類ごとに被検眼の特定の高次収差を検出し、状態判定部が、撮像画像の種類ごとの高次収差検出部の検出結果に基づき、被検眼の状態を判定する。これにより、被検眼の疾患の有無及び疾患の種類を判定することができる。 In the image analysis apparatus according to another aspect of the present invention, the image acquisition unit includes, as the captured images, a first captured image of the fundus reflected light of the eye refractive power measurement pattern projected onto the fundus of the subject's eye, and the subject's eye. a second captured image of the corneal reflected light of the corneal shape measurement pattern projected on the cornea, the ring image detection unit detects the ring image for each type of captured image, and the higher-order aberration detection unit , a specific high-order aberration of the subject's eye is detected for each type of captured image, and the state determination unit determines the state of the subject's eye based on the detection result of the high-order aberration detection unit for each type of captured image. This makes it possible to determine the presence or absence of a disease in the subject's eye and the type of the disease.

本発明の目的を達成するための眼科装置は、被検眼に測定用パターンを投影する投影光学系と、被検眼に投影された測定用パターンの反射光に基づくリング像を出力する測定光学系と、上述の画像解析装置と、を備える。 An ophthalmologic apparatus for achieving the object of the present invention comprises a projection optical system for projecting a measurement pattern onto an eye to be inspected, and a measurement optical system for outputting a ring image based on the reflected light of the measurement pattern projected onto the eye to be inspected. , and the image analysis device described above.

本発明の目的を達成するための画像解析方法は、被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得ステップと、画像取得ステップで取得された撮像画像内から反射光に基づくリング像を検出するリング像検出ステップと、リング像検出ステップで検出されたリング像に基づき、リング像の歪みを発生させる被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出ステップと、を有する画像解析方法。 An image analysis method for achieving the object of the present invention comprises an image acquisition step of acquiring a captured image of reflected light from a measurement pattern projected onto an eye to be inspected; and a high-order aberration detection step of detecting a specific high-order aberration of the subject's eye that causes distortion of the ring image, based on the ring image detected in the ring image detection step. An image analysis method comprising:

本発明の他の態様に係る画像解析方法において、高次収差検出ステップの検出結果に基づき、被検眼の状態を判定する状態判定ステップを有する。 An image analysis method according to another aspect of the present invention has a state determination step of determining the state of the subject's eye based on the detection result of the high-order aberration detection step.

本発明は、既存の眼科装置を利用した被検眼の疾患の検査を行うことができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an examination of a disease of an eye to be examined can be performed using an existing ophthalmologic apparatus.

眼科装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an ophthalmic device; FIG. 光学系及び制御装置の概略構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical system and a control device; FIG. 画像解析回路の機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of an image analysis circuit; FIG. 被検眼の収差とレフリング像の形状との関係を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the aberration of an eye to be inspected and the shape of a referling image; 被検眼に高次収差がある場合のリング像の形状をゼルニケ多項式で表した図である。FIG. 4 is a diagram showing the shape of a ring image in Zernike polynomials when an eye to be examined has higher-order aberrations; 楕円近似部による楕円近似を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining ellipse approximation by an ellipse approximation unit; 残差演算部による残差演算を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining residual calculation by a residual calculation unit; 残差について説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining residuals; 判定用テーブルの一例を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an example of a determination table; FIG. 眼科装置による被検眼の状態の評価処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of evaluation processing of the state of an eye to be examined by an ophthalmologic apparatus; 測定用パターン投影光学系及び測定光学系の変形例を示した概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a modification of the measurement pattern projection optical system and the measurement optical system;

[眼科装置]
図1は、本発明の眼科装置10の概略図である。図1に示すように、眼科装置10は、被検眼Eの眼特性として眼屈折力及び角膜形状を測定するオートレフケラトメータである。この眼科装置10は、被検眼Eの眼屈折力及び角膜形状の他に、被検眼Eの状態を判定(推定)、具体的には被検眼Eの白内障及び円錐角膜等の疾患を検査する機能を有する。眼科装置10は、ベース12と、顔受け部13と、架台14と、測定ヘッド15と、を備える。
[Ophthalmic equipment]
FIG. 1 is a schematic diagram of an ophthalmic device 10 of the present invention. As shown in FIG. 1, the ophthalmologic apparatus 10 is an autorefractometer that measures eye refractive power and corneal shape as eye characteristics of an eye E to be examined. This ophthalmologic apparatus 10 has a function of judging (estimating) the condition of the eye E to be inspected in addition to the eye refractive power and corneal shape of the eye E to be inspected, specifically examining diseases such as cataracts and keratoconus of the eye E to be inspected. have The ophthalmologic apparatus 10 includes a base 12 , a face receiving section 13 , a pedestal 14 and a measurement head 15 .

なお、図中のX軸方向は被検者を基準とした左右方向(被検眼Eの眼幅方向)であり、Y軸方向は上下方向であり、Z軸方向は被検者(被検眼E)に近づく前方向と被検者から遠ざかる後方向とに平行な前後方向(作動距離方向ともいう)である。 In the figure, the X-axis direction is the lateral direction (interpupillary direction of the subject's eye E) with respect to the subject, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the subject (subject's eye E ) and the rearward direction away from the subject (also referred to as the working distance direction).

顔受け部13は、測定ヘッド15のZ軸方向の前方向側の位置において、ベース12と一体に設けられている。この顔受け部13は、Y軸方向に位置調整可能な顎受け13a及び額当て13bを有しており、眼科装置10による測定時(検査時)に被検者の顔を支持する。 The face receiving portion 13 is provided integrally with the base 12 at a position on the front side of the measuring head 15 in the Z-axis direction. The face support section 13 has a chin support 13a and a forehead support 13b whose positions are adjustable in the Y-axis direction, and supports the subject's face during measurement (during examination) by the ophthalmologic apparatus 10. FIG.

架台14は、ベース12上に設けられており、ベース12に対してXZ軸の各方向(前後左右方向)に移動可能である。この架台14上には、測定ヘッド15及び操作レバー16が設けられている。 The pedestal 14 is provided on the base 12 and is movable with respect to the base 12 in each direction of the XZ axis (forward, backward, leftward, and rightward directions). A measuring head 15 and an operating lever 16 are provided on the mount 14 .

操作レバー16は、架台14上で且つ測定ヘッド15のZ軸方向の後方向側(オペレータ側)の位置に設けられており、測定ヘッド15をXYZ軸の各方向に移動させる際に操作される操作部材である。例えば、操作レバー16がZ軸方向(前後方向)又はX軸方向(左右方向)に傾倒操作されると、不図示の電動駆動機構により測定ヘッド15がZ軸方向又はX軸方向に移動される。また、操作レバー16がその長手軸周りに回転操作されると、その回転操作方向に応じて不図示の昇降機構により測定ヘッド15がY軸方向(上下方向)に移動される。なお、操作レバー16の頂部には、眼科装置10による被検眼Eの測定を開始させるための測定ボタンが設けられている。 The operation lever 16 is provided on the pedestal 14 and on the rearward side (operator side) of the measuring head 15 in the Z-axis direction, and is operated when moving the measuring head 15 in each of the XYZ-axis directions. It is an operating member. For example, when the operation lever 16 is tilted in the Z-axis direction (front-back direction) or the X-axis direction (left-right direction), the measuring head 15 is moved in the Z-axis direction or the X-axis direction by an electric drive mechanism (not shown). . Further, when the operating lever 16 is rotated around its longitudinal axis, the measuring head 15 is moved in the Y-axis direction (up and down direction) by an elevating mechanism (not shown) according to the rotating operation direction. A measurement button is provided on the top of the operation lever 16 for starting the measurement of the subject's eye E by the ophthalmologic apparatus 10 .

測定ヘッド15は、被検眼Eの眼屈折力及び角膜形状の測定機能を有している。この眼屈折力及び角膜形状の測定機能は、詳しくは後述するが被検眼Eの白内障及び円錐角膜等の検査にも利用される。測定ヘッド15のZ軸方向後方側の面にはモニタ17が設けられている。また、測定ヘッド15内には、眼屈折力及び角膜形状の測定に対応した光学系18(撮像素子、各種光源、及び各種駆動部を含む)と、制御装置20と、が設けられている。 The measuring head 15 has a function of measuring the eye refractive power and corneal shape of the eye E to be examined. This eye refractive power and corneal shape measurement function is also used to inspect the subject's eye E for cataracts, keratoconus, and the like, although the details will be described later. A monitor 17 is provided on the rear surface of the measuring head 15 in the Z-axis direction. In the measurement head 15, an optical system 18 (including an imaging device, various light sources, and various driving units) corresponding to eye refractive power and corneal shape measurement, and a control device 20 are provided.

モニタ17は、例えばタッチパネル式の液晶表示装置である。このモニタ17は、例えば、測定ヘッド15のアライメント等に利用される被検眼Eの前眼部の観察像と、測定ヘッド15により得られた被検眼Eの眼屈折力及び角膜形状の測定結果と、後述の被検眼Eの状態の判定結果(疾患の有無等)と、測定に係る操作(設定)を行うための入力画面と、を表示する。 The monitor 17 is, for example, a touch panel type liquid crystal display device. The monitor 17 displays, for example, an observation image of the anterior ocular segment of the eye to be examined E used for alignment of the measuring head 15 and the measurement results of the ocular refractive power and corneal shape of the eye to be examined E obtained by the measuring head 15. , a determination result (presence or absence of a disease, etc.) of the condition of the eye to be examined E, which will be described later, and an input screen for performing operations (settings) related to measurement are displayed.

図2は、光学系18及び制御装置20の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、光学系18は、固視標投影光学系22と、ケラト系23と、観察光学系24と、アライメント光学系26と、測定用パターン投影光学系28と、測定光学系30と、を備える。なお、オートレフケラトメータの各光学系の詳細構成については公知技術(上記特許文献1参照)であるので、ここでは具体的な説明を省略する。 FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical system 18 and the control device 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the optical system 18 includes a fixation target projection optical system 22, a kerat system 23, an observation optical system 24, an alignment optical system 26, a measurement pattern projection optical system 28, and a measurement optical system. 30 and. Note that the detailed configuration of each optical system of the auto refkeratometer is a known technique (see Patent Document 1 above), so a detailed description thereof will be omitted here.

固視標投影光学系22は、被検眼Eを固視又は雲霧させるために、被検眼Eの眼底に固視標の視標光を投影する。 The fixation target projection optical system 22 projects the target light of the fixation target onto the fundus of the eye E to fix or fog the eye E to be inspected.

ケラト系23は、本発明の投影光学系に相当するものであり、被検眼Eの角膜に対してその角膜形状の測定用パターンを投影する。この角膜形状の測定用パターンとしては、例えば、1重又は多重のリング状光束が用いられるが、本実施形態では説明の煩雑化を防止するために1重のリング状光束を用いるものとする。ケラト系23から被検眼Eの角膜に対して角膜形状の測定用パターンが投影されると、この測定用パターンの角膜反射光(戻り光ともいう)が、前眼部の観察像(前眼部像)と共に観察光学系24で受光される。 The kerato system 23 corresponds to the projection optical system of the present invention, and projects a pattern for measuring the shape of the cornea onto the cornea of the eye E to be examined. As the corneal shape measurement pattern, for example, a single or multiple ring-shaped light flux is used, but in the present embodiment, a single ring-shaped light flux is used in order to prevent complication of the description. When the corneal shape measurement pattern is projected onto the cornea of the eye to be examined E from the kerato system 23, the corneal reflected light (also referred to as return light) of this measurement pattern becomes an observed image of the anterior segment (anterior segment image) is received by the observation optical system 24 .

観察光学系24は、被検眼Eの前眼部の観察するためのものであり、前眼部を撮像素子等で撮影して得られた観察像の画像データを制御装置20に出力する。これにより、制御装置20によってモニタ17に前眼部の観察像が表示される。 The observation optical system 24 is for observing the anterior segment of the subject's eye E, and outputs image data of an observation image obtained by photographing the anterior segment with an imaging device or the like to the control device 20 . As a result, an observation image of the anterior segment is displayed on the monitor 17 by the control device 20 .

また、観察光学系24は、被検眼Eの角膜形状の測定時には、被検眼Eの角膜にて反射された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光を撮像素子で撮像(受光)して、この角膜反射光の撮像画像32B(本発明の第2撮像画像に相当)の画像データを得る。この撮像画像32Bには、角膜反射光に基づくリング像であるケラトリング像34Bが含まれている。撮像画像32Bの画像データは、観察光学系24から制御装置20へ出力される。 Further, when measuring the corneal shape of the eye E to be examined, the observation optical system 24 captures (receives) the corneal reflected light of the pattern for measuring the corneal shape reflected by the cornea of the eye E to be examined by the imaging device. Image data of the captured image 32B of the corneal reflected light (corresponding to the second captured image of the present invention) is obtained. This captured image 32B includes a keratling image 34B, which is a ring image based on the corneal reflected light. Image data of the captured image 32B is output from the observation optical system 24 to the control device 20 .

測定用パターン投影光学系28は、本発明の投影光学系に相当するものであり、被検眼Eの眼底に対して被検眼Eの眼屈折力の測定用のパターンを投影する。この眼屈折力の測定用のパターンとしては、リング状の光束が用いられる。なお、リング状の光束の代わりに、点状の光束を用いてもよく、眼屈折力の測定用のパターンの形状は特に限定されない。測定用パターン投影光学系28から被検眼Eの眼底に対して測定用パターンが投影されると、この測定用パターンの眼底反射光(戻り光ともいう)が、測定光学系30で受光される。眼底反射光は、被検眼Eの眼屈折力によりその形状が歪められる。被検眼Eが白内障眼である場合にはその程度に応じて、測定用パターンの投影時、及び眼底反射光の検出時に、水晶体での散乱の影響を受けた像が観察される。 The measurement pattern projection optical system 28 corresponds to the projection optical system of the present invention, and projects a pattern for measuring the refractive power of the eye E to be examined onto the fundus of the eye E to be examined. A ring-shaped luminous flux is used as the pattern for measuring the eye refractive power. Note that a point-shaped light beam may be used instead of the ring-shaped light beam, and the shape of the pattern for eye refractive power measurement is not particularly limited. When the measurement pattern projection optical system 28 projects the measurement pattern onto the fundus of the eye to be examined E, the measurement optical system 30 receives the fundus reflected light (also referred to as return light) of the measurement pattern. The shape of the fundus reflected light is distorted by the refractive power of the eye E to be examined. When the subject's eye E has cataract, depending on the degree of cataract, an image affected by scattering in the lens is observed when the measurement pattern is projected and when the fundus reflected light is detected.

測定光学系30は、被検眼Eの眼屈折力の測定時には、被検眼Eの眼底にて反射された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光を撮像素子で撮像(受光)して、この眼底反射光の撮像画像32A(本発明の第1撮像画像に相当)の画像データを得る。この撮像画像32Aには、眼底反射光に基づくリング像であるレフリング像34Aが含まれている。撮像画像32Aの画像データは、測定光学系30から制御装置20へ出力される。 When measuring the refractive power of the eye to be examined E, the measurement optical system 30 captures (receives) the fundus reflected light of the eye refractive power measurement pattern reflected by the fundus of the eye to be examined E using the imaging element. Image data of the captured image 32A of the fundus reflected light (corresponding to the first captured image of the present invention) is obtained. This captured image 32A includes a referencing image 34A, which is a ring image based on the fundus reflected light. Image data of the captured image 32A is output from the measurement optical system 30 to the control device 20. FIG.

なお、測定光学系30による撮像画像32Aの撮像と観察光学系24による撮像画像32Bの撮像とは、双方の光学系で途中から光路を共用することで、同じ撮像素子にて行うことも可能である。その場合は、レフリング像34Aとケラトリング像34Bとは別光路で同時に取得することが可能だったものに対し、光路の切替等により連続的に取得が可能である。 The imaging of the image 32A by the measurement optical system 30 and the imaging of the image 32B by the observation optical system 24 can be performed by the same imaging element by sharing the optical path from the middle of both optical systems. be. In that case, the refringing image 34A and the keratling image 34B can be obtained continuously by switching the optical paths, etc., whereas it was possible to obtain them simultaneously through separate optical paths.

制御装置20は、各種のプロセッサ(Processor)及びメモリ等から構成された演算回路である。各種のプロセッサには、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processing unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、及びプログラマブル論理デバイス[例えばSPLD(Simple Programmable Logic Devices)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、及びFPGA(Field Programmable Gate Arrays)]等が含まれる。なお、制御装置20の各種機能は、1つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。 The control device 20 is an arithmetic circuit including various processors, memories, and the like. Various processors include CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and programmable logic devices [for example, SPLD (Simple Programmable Logic Devices), CPLDs (Complex Programmable Logic Devices) and FPGAs (Field Programmable Gate Arrays)]. Various functions of the control device 20 may be realized by one processor, or may be realized by a plurality of processors of the same type or different types.

制御装置20には、操作レバー16と、モニタ17と、既述の光学系18の各部と、記憶部40と、が接続されている。この制御装置20は、上述の演算回路によって実現、或いは演算回路がソフトウェア等を実行することにより実現される統括制御回路36と画像解析回路38とを含む。 The control device 20 is connected to the operation lever 16, the monitor 17, each part of the optical system 18 described above, and the storage part 40. FIG. The control device 20 includes an overall control circuit 36 and an image analysis circuit 38 which are realized by the arithmetic circuit described above or by the arithmetic circuit executing software or the like.

記憶部40には、制御装置20の動作用のプログラム42と、被検眼Eの眼屈折力及び角膜形状の測定データと、被検眼Eの状態(疾患の有無)の判定結果と、を含む各種情報が記憶される。また、記憶部40には、後述の状態判定部52(図3参照)による判定に用いられる判定用テーブル43が設けられている。なお、記憶部40は、眼科装置10の外部(例えばインターネット上のサーバ)に設けられていてもよい。 In the storage unit 40, various programs including a program 42 for operation of the control device 20, measurement data of the ocular refractive power and corneal shape of the eye E to be examined, and determination results of the condition of the eye E to be examined (presence or absence of disease) are stored. Information is stored. Further, the storage unit 40 is provided with a determination table 43 used for determination by a state determination unit 52 (see FIG. 3), which will be described later. Note that the storage unit 40 may be provided outside the ophthalmologic apparatus 10 (for example, a server on the Internet).

統括制御回路36は、記憶部40に予め記憶されたプログラム42を実行することにより、光学系18を含む眼科装置10の各部の動作(例えば、前眼部の観察像の取得と表示、自動アライメント、及び撮像画像32A,32Bの取得等)を統括制御する。 The overall control circuit 36 executes a program 42 pre-stored in the storage unit 40 to control the operation of each unit of the ophthalmologic apparatus 10 including the optical system 18 (for example, acquisition and display of an observation image of the anterior segment, automatic alignment, and so on). , and acquisition of the captured images 32A and 32B).

画像解析回路38は、本発明の画像解析装置に相当するものである。画像解析回路38は、記憶部40内のプログラム42を実行することにより、撮像画像32A(レフリング像34A)を解析して被検眼Eの眼屈折力を演算すると共に、撮像画像32B(ケラトリング像34B)を解析して被検眼Eの角膜形状を演算する。 The image analysis circuit 38 corresponds to the image analysis device of the present invention. The image analysis circuit 38 executes the program 42 in the storage unit 40 to analyze the captured image 32A (refringing image 34A), calculate the eye refractive power of the eye E to be examined, and generate the captured image 32B (keratling image 34B) is analyzed to calculate the corneal shape of the eye E to be examined.

また、画像解析回路38は、撮像画像32A,32B(レフリング像34A及びケラトリング像34B)を解析して、被検眼Eの波面収差のうちでレフリング像34A及びケラトリング像34Bの歪みを発生させる特定の高次収差を検出する。そして、画像解析回路38は、特定の高次収差の検出結果に基づき、被検眼Eの疾患の有無及びその種類(白内障及び円錐角膜等)などを含む被検眼Eの状態を判定(推定)する。 Further, the image analysis circuit 38 analyzes the captured images 32A and 32B (the referencing image 34A and the keratling image 34B), and generates distortion of the referencing image 34A and the keratling image 34B among the wavefront aberrations of the eye E to be examined. Detect specific high-order aberrations. Then, the image analysis circuit 38 determines (estimates) the condition of the eye to be examined E including the presence or absence of a disease of the eye to be examined E and its type (cataract, keratoconus, etc.) based on the detection result of the specific high-order aberration. .

ここで被検眼Eの波面収差(低次収差及び高次収差)とは、一般に実際の波面の任意の位置における、その対応する参照波面からの任意のずれである。また、参照波面とは、収差の無い像を形成する実際の波面に最も近い球面状の波面をいう。これらの収差の古典的な表現としては、焦点ボケ、乱視、コマ、及び球面収差がある。また、こうした波面収差を数学的な記述子で表わすこともできる。こうした記述子の例としては、テイラー展開多項式、ゼルニケ(Zernike)多項式、及び球面調和関数の一部を利用等が挙げられる。また、スプライン関数等の局所的な近似関数も利用可能である。なお、本実施形態ではゼルニケ多項式を用いる。また、実際の例ではフーリエ変換も用いられる。そして、高次収差とは、3次以上の収差である。高次収差には、例えば、コマ収差、球面収差、及びトレフォイル(trefoil)、テトラフォイル(tetrafoil)等がある。 Here, the wavefront aberrations (low-order and high-order aberrations) of the subject's eye E are generally arbitrary deviations at arbitrary positions of the actual wavefront from its corresponding reference wavefront. The reference wavefront is a spherical wavefront that is closest to the actual wavefront that forms an aberration-free image. Classical expressions for these aberrations are defocus, astigmatism, coma, and spherical aberration. These wavefront aberrations can also be represented by mathematical descriptors. Examples of such descriptors include the use of Taylor expansion polynomials, Zernike polynomials, and some of the spherical harmonics. Local approximation functions such as spline functions can also be used. In this embodiment, Zernike polynomials are used. Fourier transforms are also used in practical examples. Higher-order aberrations are third-order or higher-order aberrations. Higher order aberrations include, for example, coma, spherical aberration, and trefoil, tetrafoil, and the like.

[画像解析回路の構成]
図3は、画像解析回路38の機能ブロック図である。図3に示すように、画像解析回路38は、既述のプログラム42を実行することにより、画像取得部46、リング像検出部48、高次収差検出部50、状態判定部52、及び眼特性演算部54として機能する。なお、本実施形態において「~部」として説明するものは「~回路」、「~装置」、又は「~機器」であってもよい。すなわち、「~部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。
[Configuration of image analysis circuit]
FIG. 3 is a functional block diagram of the image analysis circuit 38. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the image analysis circuit 38 executes the above-described program 42 to obtain an image acquisition unit 46, a ring image detection unit 48, a high-order aberration detection unit 50, a state determination unit 52, and an eye characteristic detection unit 52. It functions as a calculation unit 54 . It should be noted that what is described as "-unit" in the present embodiment may be "-circuit", "-device", or "-device". That is, what is described as "--unit" may consist of firmware, software, hardware, or a combination thereof.

画像取得部46は、測定光学系30に有線接続又は無線接続された画像入力インターフェースである。この画像取得部46は、測定光学系30から撮像画像32Aの画像データを取得し且つ観察光学系24から撮像画像32Bの画像データを取得し、これら画像データをリング像検出部48へ出力する。 The image acquisition unit 46 is an image input interface that is wired or wirelessly connected to the measurement optical system 30 . The image acquisition unit 46 acquires the image data of the captured image 32A from the measurement optical system 30 and the image data of the captured image 32B from the observation optical system 24, and outputs these image data to the ring image detection unit 48.

リング像検出部48は、撮像画像32A,32Bの画像データを解析して、撮像画像32Aからレフリング像34Aを検出すると共に、撮像画像32Bからケラトリング像34Bを検出する。なお、レフリング像34A及びケラトリング像34Bの検出には、例えば公知のエッジ検出処理が用いられるが、その方法は特に限定はされない。 The ring image detection unit 48 analyzes the image data of the captured images 32A and 32B, detects the referencing image 34A from the captured image 32A, and detects the kerating image 34B from the captured image 32B. For example, known edge detection processing is used to detect the referling image 34A and the keratling image 34B, but the method is not particularly limited.

高次収差検出部50は、レフリング像34A及びケラトリング像34Bをそれぞれ解析して、被検眼Eの特定の高次収差により発生するレフリング像34A及びケラトリング像34Bの歪みに基づき、この歪みを発生させる被検眼Eの特定の高次収差を検出する。以下、レフリング像34Aを例に挙げて、被検眼Eの疾患と、被検眼Eの高次収差に伴うレフリング像34Aの歪みとの関係について説明を行う。 The high-order aberration detection unit 50 analyzes the referencing image 34A and the keratling image 34B, respectively, and corrects the distortion based on the distortion of the referencing image 34A and the keratling image 34B caused by a specific high-order aberration of the eye E to be examined. A specific high-order aberration of the subject's eye E to be generated is detected. Hereinafter, the relationship between the disease of the eye E to be examined and the distortion of the Leffling image 34A due to high-order aberrations of the eye E to be examined will be described, taking the Leffling image 34A as an example.

図4は、被検眼Eの収差(低次収差及び高次収差)とレフリング像34Aの形状との関係を説明するための説明図である。図4において、符号「Ea」は被検眼Eの瞳孔であり、符号「Ef」は被検眼Eの眼底(網膜)であり、矢印「L」は眼底反射光の光束を示し、符号「OP」は測定ヘッド15の対物レンズ(不図示)の光軸であり、符号「f」は被検眼Eの瞳孔から眼底までの長さである。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the aberrations (low-order aberrations and high-order aberrations) of the subject's eye E and the shape of the referling image 34A. In FIG. 4, the symbol "Ea" is the pupil of the subject's eye E, the symbol "Ef" is the fundus (retina) of the subject's eye E, the arrow "L" indicates the luminous flux of the fundus reflected light, and the symbol "OP". is the optical axis of the objective lens (not shown) of the measurement head 15, and the symbol "f" is the length from the pupil of the subject's eye E to the fundus.

図4に示すように、仮に被検眼Eが無収差であると仮定した場合、被検眼Eの瞳孔に対してある角度で入射した眼底反射光(レフリング像34A)は、その角度を維持した状態で被検眼Eの眼底に入射して眼底上にレフリング像34Aを形成する。この場合、瞳孔上のレフリング像34Aは以下の[数1]式で表され、眼底上のレフリング像34Aは以下の[数2]式で表される。 As shown in FIG. 4, if it is assumed that the eye E to be examined is aplanatic, the fundus reflected light (refringing image 34A) incident on the pupil of the eye to be examined E at a certain angle is maintained at that angle. , is incident on the fundus of the subject's eye E to form a referling image 34A on the fundus. In this case, the referencing image 34A on the pupil is represented by the following [equation 1], and the referencing image 34A on the fundus is represented by the following [equation 2].

なお、[数1]式において、「(X,Y)」は瞳孔上のレフリング像34Aの任意の点であり、「R」は瞳孔上のレフリング像34Aの半径であり、「θ」は瞳孔上のレフリング像34Aの任意の基準軸(X軸又はY軸)と任意の線分[点(X,Y)と原点を結ぶ線分]とがなす角度である。また、[数2]式において、「(x,y)」は眼底上のレフリング像34Aの任意の点であり、「r」は眼底上のレフリング像34Aの半径であり、「θ」は眼底上のレフリング像34Aの任意の基準軸と任意の線分[点(x,y)と原点を結ぶ線分]とがなす角度である。 In the formula [Equation 1], "(X, Y)" is an arbitrary point of the referencing image 34A on the pupil, "R" is the radius of the referencing image 34A on the pupil, and "θ" is the pupil It is an angle formed by an arbitrary reference axis (X-axis or Y-axis) of the upper referling image 34A and an arbitrary line segment [a line segment connecting the point (X, Y) and the origin]. Further, in the formula [Equation 2], "(x, y)" is an arbitrary point of the referencing image 34A on the fundus, "r" is the radius of the referencing image 34A on the fundus, and "θ" is the fundus. It is an angle formed by an arbitrary reference axis of the upper referling image 34A and an arbitrary line segment [a line segment connecting the point (x, y) and the origin].

Figure 0007218858000001
Figure 0007218858000001

Figure 0007218858000002
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ここで、被検眼Eには収差があるため、眼底上のレフリング像34A上の各点の位置は、これら各点にそれぞれ対応する瞳孔上の各点の収差の影響を受ける。このため、眼底上のレフリング像34A上の各点の位置は、被検眼Eが無収差であると仮定した場合の各点の位置からずれる。この場合の眼底上のレフリング像34A上の各点の位置ずれ(Δx、Δy)は、被検眼Eの波面収差をW(X,Y)とした場合に、下記の[数3]式で表される。従って、被検眼Eの収差を考慮した場合の眼底上のレフリング像34Aは、その各点の位置を[x(θ)、y(θ)]とした場合に、下記の[数4]式で表される。 Here, since the subject's eye E has aberration, the position of each point on the referencing image 34A on the fundus is affected by the aberration of each point on the pupil corresponding to each of these points. Therefore, the positions of the points on the fundus referencing image 34A deviate from the positions of the points on the assumption that the subject's eye E has no aberrations. In this case, the positional deviation (Δx, Δy) of each point on the refringing image 34A on the fundus can be expressed by the following [Equation 3], where W (X, Y) is the wavefront aberration of the eye E to be examined. be done. Therefore, the referencing image 34A on the fundus when the aberration of the eye E to be examined is taken into account is given by the following [Equation 4], where the position of each point is [x(θ), y(θ)]. expressed.

Figure 0007218858000003
Figure 0007218858000003

Figure 0007218858000004
Figure 0007218858000004

このように眼底上のレフリング像34A(撮像画像32Aから検出されたレフリング像34A)には、被検眼Eの収差の種類に応じた歪みが発生する。 In this way, the refringing image 34A on the fundus (the refringing image 34A detected from the captured image 32A) is distorted according to the type of aberration of the eye E to be examined.

図5は、被検眼Eに高次収差がある場合のリング像(レフリング像34A)の形状(歪み)をゼルニケ多項式で表した図である。図中のZ(n,m)[n:次数、m:回転方向の波の数]は、公知のゼルニケモードの種類を示す。図5の符号5Aは水平トレフォイル収差[Z(3,3)]がある場合の図であり、図5の符号5Bは鉛直トレフォイル収差[Z(3,-3)]がある場合の図であり、図5の符号5Cは鉛直/水平テトラフォイル収差[Z(4,4)]がある場合の図である。 FIG. 5 is a diagram showing the shape (distortion) of a ring image (refringing image 34A) when the subject's eye E has higher-order aberrations, expressed by Zernike polynomials. Z(n, m) [n: order, m: number of waves in the direction of rotation] in the figure indicates the type of known Zernike mode. Reference numeral 5A in FIG. 5 is a diagram when there is a horizontal trefoil aberration [Z(3,3)], and reference numeral 5B in FIG. 5 is a diagram when there is a vertical trefoil aberration [Z(3,-3)]. , and reference numeral 5C in FIG. 5 is a diagram with vertical/horizontal tetrafoil aberration [Z(4,4)].

図5に示すように、被検眼Eに次数が大きい収差、すなわち高次収差がある場合のリング像には歪みが発生して完全な楕円形状にはならない。そして、本発明者らは、例えば被検眼Eが円錐角膜である場合には水平トレフォイル収差[Z(3,3)]の影響によるリング像の歪みが大きくなり、被検眼Eが白内障である場合には鉛直/水平テトラフォイル収差[Z(4,4)]の影響によるリング像の歪みが大きくなるなど、リング像の歪み形状(被検眼Eの高次収差の種類)と被検眼Eの疾患との間に相関があることを見出した。 As shown in FIG. 5, when the subject's eye E has large-order aberrations, that is, high-order aberrations, the ring image is distorted and does not have a perfect elliptical shape. The present inventors have found that, for example, when the subject's eye E has keratoconus, the distortion of the ring image increases due to the influence of the horizontal trefoil aberration [Z(3,3)], and when the subject's eye E has cataracts, distortion of the ring image (type of high-order aberration of the eye to be examined E) and the disease of the eye to be examined E It was found that there is a correlation between

また、本発明者らは、ケラトリング像34Bについても同様に、その歪み形状(被検眼Eの高次収差の種類)との間に相関があることを見出した。 The inventors of the present invention also found that the keratling image 34B also has a correlation with its distortion shape (type of high-order aberration of the eye E to be examined).

そこで本実施形態では、高次収差検出部50によって、レフリング像34A及びケラトリング像34Bを解析して、レフリング像34A及びケラトリング像34Bの歪みからこの歪みを発生させる被検眼Eの特定の高次収差を検出する。 Therefore, in the present embodiment, the high-order aberration detection unit 50 analyzes the refringing image 34A and the keratling image 34B, and determines the distortion of the refringing image 34A and the keratling image 34B from the distortion of the refringing image 34A and the kerattling image 34B. Detect next-order aberrations.

図3に戻って、高次収差検出部50は、楕円近似部50aと残差演算部50bと収差解析部50cとして機能する。 Returning to FIG. 3, the high-order aberration detection unit 50 functions as an ellipse approximation unit 50a, a residual difference calculation unit 50b, and an aberration analysis unit 50c.

図6は、楕円近似部50aによる楕円近似を説明するための説明図である。なお、図6中のレフリング像34A、ケラトリング像34B、及び楕円60A,60B(近似楕円ともいう)はそれぞれイメージ図であり、実際の像とは異なる場合がある(後述の図7も同様)。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining ellipse approximation by the ellipse approximation unit 50a. Note that the referling image 34A, the keratling image 34B, and the ellipses 60A and 60B (also referred to as approximate ellipses) in FIG. 6 are image diagrams, and may differ from actual images (the same applies to FIG. 7 described later).

図6に示すように、楕円近似部50aは、リング像検出部48が撮像画像32Aからレフリング像34Aを検出した場合、このレフリング像34Aに対して楕円60Aを近似する。また、楕円近似部50aは、リング像検出部48が撮像画像32Bからケラトリング像34Bを検出した場合、このケラトリング像34Bに対して楕円60Bを近似する。なお、レフリング像34A及びケラトリング像34Bのようなリング像に対する楕円60A,60Bのフィッティング方法については公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。 As shown in FIG. 6, when the ring image detection unit 48 detects a referencing image 34A from the captured image 32A, the ellipse approximating unit 50a approximates the referencing image 34A to an ellipse 60A. Further, when the ring image detection unit 48 detects the keratling image 34B from the captured image 32B, the ellipse approximating unit 50a approximates the keratling image 34B to the ellipse 60B. Since the method of fitting the ellipses 60A and 60B to the ring images such as the referling image 34A and the keratling image 34B is a known technique, a detailed description thereof will be omitted here.

図7は、残差演算部50bによる残差演算を説明するための説明図である。図7に示すように、残差演算部50bは、楕円近似部50aがレフリング像34Aに対して楕円60Aを設定した場合、この楕円60Aとレフリング像34Aとの残差62Aを演算する。また、残差演算部50bは、楕円近似部50aがケラトリング像34Bに対して楕円60Bを設定した場合、この楕円60Bとケラトリング像34Bとの残差62Bを演算する。 FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the residual calculation by the residual calculator 50b. As shown in FIG. 7, when the ellipse approximation unit 50a sets an ellipse 60A for the referling image 34A, the residual calculating unit 50b calculates a residual 62A between the ellipse 60A and the referling image 34A. Further, when the ellipse approximating unit 50a sets an ellipse 60B for the keratling image 34B, the residual calculating unit 50b calculates a residual 62B between the ellipse 60B and the kerattling image 34B.

図8は、残差62A,62Bについて説明するための説明図である。図8に示すように、被検眼Eの収差(高次収差)の中で3次及び4次(n=3,4)の収差を例に挙げると、レフリング像34Aに対する残差62Aを演算することにより、被検眼Eの収差から楕円に相当するZ(4,-2)及びZ(4,2)[すなわちZ(n,2)]の収差成分が除去される。また、Z(3,-1)、Z(3,1)、及びZ(4,0)については、レフリング像34Aの位置に影響する収差成分であり、レフリング像34Aの形状(歪み)には現れない。このため、残差62Aは、レフリング像34Aの歪みを発生させる特定の高次収差を含むものである。なお、特定の高次収差には、既述のZ(3,3)及びZ(4,4)のような被検眼Eの疾患により大きくなる高次収差が含まれている。 FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the residuals 62A and 62B. As shown in FIG. 8, taking third- and fourth-order (n=3, 4) aberrations among the aberrations (higher-order aberrations) of the eye E to be examined as an example, a residual 62A with respect to the referling image 34A is calculated. As a result, the aberration components of Z(4,-2) and Z(4,2) [that is, Z(n,2)] corresponding to the ellipse are removed from the aberration of the eye E to be examined. Z(3,-1), Z(3,1), and Z(4,0) are aberration components that affect the position of the referencing image 34A. It does not appear. Residual 62A thus contains certain higher-order aberrations that cause distortion of the referencing image 34A. The specific high-order aberrations include higher-order aberrations such as Z(3, 3) and Z(4, 4), which become larger due to the disease of the eye E to be examined.

また、同様の理由により、ケラトリング像34Bに対する残差62Bについても、ケラトリング像34Bの歪みを発生させる特定の高次収差を含む。 For similar reasons, the residual 62B for the keratling image 34B also contains certain higher order aberrations that cause distortion of the keratling image 34B.

図3に戻って、収差解析部50cは、残差演算部50bによる残差62A,62Bの演算結果に基づき、残差62A,62Bの各ゼルニケモード[Z(n,m)]のゼルニケ係数を判別(演算)する方法を用いて、被検眼Eの特定の高次収差を演算する。 Returning to FIG. 3, the aberration analysis unit 50c calculates the Zernike coefficients of each Zernike mode [Z(n,m)] of the residuals 62A and 62B based on the calculation results of the residuals 62A and 62B by the residual calculation unit 50b. A specific high-order aberration of the subject's eye E is calculated using a method of discrimination (calculation).

具体的に収差解析部50cは、上記[数3]式を用いて残差62A,62Bをゼルニケ多項式の微分にフィットすることで、ゼルニケ多項式のゼルニケ係数を演算する。ここで、上記[数3]式において、「Δx」は残差62A,62Bのx成分であり、「Δy」は残差62A,62Bのy成分であり、「f」は製品上既知である。その結果、波面収差Wの微分を解くことできるので、波面収差Wを以下の[数5]式で示すようにゼルニケ多項式として表記することができる。なお、下記[数5]式においてC1、C2、C3、…はゼルニケ係数である。 Specifically, the aberration analysis unit 50c calculates the Zernike coefficients of the Zernike polynomials by fitting the residuals 62A and 62B to the differentiation of the Zernike polynomials using the above [Equation 3]. Here, in the above [Math. . As a result, since the wavefront aberration W can be differentiated, the wavefront aberration W can be expressed as Zernike polynomials as shown in the following [Equation 5]. Note that C1, C2, C3, . . . are Zernike coefficients in the following [Formula 5].

Figure 0007218858000005
Figure 0007218858000005

上記[数5]式に示すように、波面収差Wの微分を解くことにより、ゼルニケ多項式の各項のゼルニケ係数が求められる。これにより、ゼルニケ多項式の各項のゼルニケ係数の大きさを判定することができるので、各項中でどのゼルニケ係数が大きいのかを判定することができる。その結果、残差62A,62Bのゼルニケモードの中でどのゼルニケモードのゼルニケ係数が大きくなるのかを判定することができる。すなわち、例えばZ(3,3)及びZ(4,4)等の被検眼Eの疾患に対応する特徴的なゼルニケモードのゼルニケ係数が大きくなるか否かを判定することができる。 The Zernike coefficients of the terms of the Zernike polynomials are obtained by solving the differentiation of the wavefront aberration W, as shown in the formula [Equation 5]. As a result, it is possible to determine the magnitude of the Zernike coefficient of each term of the Zernike polynomial, so it is possible to determine which Zernike coefficient is large in each term. As a result, it is possible to determine which of the Zernike modes of the residuals 62A and 62B has a larger Zernike coefficient. That is, it can be determined whether or not the Zernike coefficients of the characteristic Zernike modes corresponding to the disease of the eye to be examined E, such as Z(3,3) and Z(4,4), are increased.

高次収差検出部50は、被検眼Eの特定の高次収差の検出結果として、既述の収差解析部50cによる演算結果、すなわち残差62A,62Bの各ゼルニケモードのゼルニケ係数の演算結果を状態判定部52へ出力する。また、高次収差検出部50は、既述の残差演算部50bによる残差62A,62Bの演算結果を状態判定部52へ出力する。 The high-order aberration detection unit 50 uses, as the detection result of the specific high-order aberration of the eye E to be examined, the calculation result of the above-described aberration analysis unit 50c, that is, the calculation result of the Zernike coefficients of the Zernike modes of the residuals 62A and 62B. Output to state determination unit 52 . Further, the high-order aberration detection section 50 outputs to the state determination section 52 the calculation results of the residuals 62A and 62B by the residual calculation section 50b.

状態判定部52は、高次収差検出部50の検出結果に基づき、被検眼Eの状態、例えば疾患の有無及び疾患の種類を判定(推定)する。なお、本実施形態の状態判定部52は、記憶部40内の判定用テーブル43(図2参照)を用いて被検眼Eの状態を判定する。 The state determination unit 52 determines (estimates) the state of the subject's eye E, for example, the presence or absence of a disease and the type of disease, based on the detection result of the high-order aberration detection unit 50 . Note that the state determination unit 52 of the present embodiment determines the state of the subject's eye E using the determination table 43 (see FIG. 2) in the storage unit 40 .

図9は、判定用テーブル43の一例を説明するための説明図である。図9に示すように、判定用テーブル43は、個別判定用テーブル43Aと総合判定用テーブル43Bとを含む。 FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of the determination table 43. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, the determination table 43 includes an individual determination table 43A and a comprehensive determination table 43B.

個別判定用テーブル43Aは、状態判定部52がレフリング像34A及びケラトリング像34Bのリング像の種類ごと(撮像画像32A,32Bの種類ごと)、すなわち残差62A,62Bの種類ごとに被検眼Eの状態を個別に判定するための情報である。この個別判定用テーブル43Aには、Z(3,3)及びZ(4,4)等の被検眼Eの疾患に対応する特徴的なゼルニケモードのゼルニケ係数の大きさと、被検眼Eの疾患の種類とが関連付けられている。 The individual determination table 43A is used by the state determination unit 52 for each type of ring image of the referencing image 34A and the keratling image 34B (for each type of the captured images 32A and 32B), that is, for each type of the residuals 62A and 62B. This is information for determining the state of each individually. In this individual determination table 43A, the magnitude of Zernike coefficients of characteristic Zernike modes corresponding to the disease of the eye E to be examined, such as Z(3, 3) and Z(4, 4), and the disease of the eye E to be examined associated with the type.

例えば、個別判定用テーブル43Aには、ゼルニケモード[Z(3,3)]のゼルニケ係数が予め定めた閾値よりも大きくなる場合には被検眼Eの疾患が円錐角膜であり、ゼルニケモード[Z(4,4)]のゼルニケ係数が予め定めた閾値よりも大きくなる場合には被検眼Eの疾患が白内障である旨の情報が登録されている。これにより、状態判定部52は、残差62A,62Bの少なくともいずれか一方に対応するゼルニケモード[Z(3,3)]のゼルニケ係数が閾値よりも大きくなる場合には被検眼Eが円錐角膜であると判定する。また、状態判定部52は、残差62A,62Bの少なくともいずれか一方に対応するゼルニケモード[Z(4,4)]のゼルニケ係数が閾値よりも大きくなる場合には被検眼Eが円錐角膜であると判定する。 For example, when the Zernike coefficient of the Zernike mode [Z(3, 3)] is larger than a predetermined threshold value, the disease of the subject eye E is keratoconus, and the Zernike mode [Z When the Zernike coefficient of (4, 4)] is larger than a predetermined threshold, information is registered that the disease of the eye E to be examined is cataract. As a result, the state determination unit 52 determines that the eye E to be examined has keratoconus when the Zernike coefficient of the Zernike mode [Z(3,3)] corresponding to at least one of the residuals 62A and 62B is greater than the threshold. It is determined that In addition, the state determination unit 52 determines that the eye E to be examined has keratoconus when the Zernike coefficient of the Zernike mode [Z(4, 4)] corresponding to at least one of the residuals 62A and 62B is larger than the threshold. Determine that there is.

総合判定用テーブル43Bは、状態判定部52がリング像の種類ごと(撮像画像32A,32Bの種類ごと)の高次収差検出部50の各種検出結果に基づき、被検眼Eの状態を総合的に判定するための情報である。この総合判定用テーブル43Bは、概略判定情報43B1と症状判定情報43B2とを含む。 The comprehensive determination table 43B is used by the state determining unit 52 to comprehensively determine the state of the subject's eye E based on various detection results of the high-order aberration detecting unit 50 for each type of ring image (for each type of the captured images 32A and 32B). This is information for determination. The comprehensive determination table 43B includes general determination information 43B1 and symptom determination information 43B2.

概略判定情報43B1には、残差演算部50bにより演算された残差62A,62Bが予め定めた閾値より大きくなる場合には被検眼Eに何らかの異常(疾患)が生じている旨の情報が登録されている。これにより、状態判定部52は、残差62A,62Bの演算結果に基づき、被検眼Eの異常の有無を判定(推定)することができる。 In the general determination information 43B1, information indicating that some abnormality (disease) has occurred in the eye E to be examined when the residuals 62A and 62B calculated by the residual calculator 50b are greater than a predetermined threshold is registered. It is Accordingly, the state determination unit 52 can determine (estimate) whether or not there is an abnormality in the subject's eye E based on the calculation results of the residuals 62A and 62B.

症状判定情報43B2には、リング像の種類ごと(残差62A,62Bの種類ごと)の各ゼルニケモードのゼルニケ係数と、被検眼Eの疾患の種類とが関連付けられている。 The symptom determination information 43B2 associates the Zernike coefficient of each Zernike mode for each type of ring image (for each type of residuals 62A and 62B) and the type of disease of the eye E to be examined.

例えば、症状判定情報43B2には、残差62A,62B(レフリング像34A及びケラトリング像34B)の双方における各ゼルニケモードのゼルニケ係数(特に奇数次)が予め定めた閾値よりも大きくなる場合には、被検眼Eが円錐角膜である旨の情報が登録されている。また、症状判定情報43B2には、残差62A(レフリング像34A)の各ゼルニケモードのゼルニケ係数が閾値以下となり、且つ残差62B(ケラトリング像34B)の各ゼルニケモードのゼルニケ係数が閾値よりも大きくなる場合には、被検眼Eの内部収差が大きいので被検眼Eが白内障である旨の情報が登録されている。これにより、状態判定部52は、残差62A,62Bの双方の各ゼルニケモードのゼルニケ係数に基づき、被検眼Eの疾患(円錐角膜及び白内障等)を総合的に判定することができる。 For example, in the symptom determination information 43B2, when the Zernike coefficients (especially odd-numbered orders) of each Zernike mode in both the residuals 62A and 62B (the referencing image 34A and the keratling image 34B) are larger than a predetermined threshold, , information indicating that the subject's eye E has keratoconus is registered. Further, in the symptom determination information 43B2, the Zernike coefficient of each Zernike mode of the residual 62A (Refling image 34A) is equal to or less than the threshold, and the Zernike coefficient of each Zernike mode of the residual 62B (Keratling image 34B) is lower than the threshold. If it becomes large, the internal aberration of the eye E to be inspected is large, and information is registered to the effect that the eye E to be inspected has a cataract. Thereby, the state determination unit 52 can comprehensively determine the disease (keratoconus, cataract, etc.) of the subject's eye E based on the Zernike coefficients of each Zernike mode of both the residuals 62A and 62B.

状態判定部52は、個別判定用テーブル43Aを用いた被検眼Eの状態の個別判定の結果と、総合判定用テーブル43Bを用いた被検眼Eの状態の総合判定の結果と、をそれぞれモニタ17及び記憶部40等に出力する。これにより、状態判定部52による被検眼Eの状態の各種判定結果がモニタ17に表示されると共に記憶部40に記憶される。なお、状態判定部52による被検眼Eの状態の各種判定結果は、被検眼Eの2次検診にも用いられる。 The state determination unit 52 monitors the results of the individual determination of the state of the eye E using the individual determination table 43A and the comprehensive determination results of the state of the eye E using the comprehensive determination table 43B. and output to the storage unit 40 or the like. As a result, various determination results of the state of the subject's eye E by the state determination unit 52 are displayed on the monitor 17 and stored in the storage unit 40 . Various determination results of the state of the eye E to be examined by the state determination unit 52 are also used for secondary examination of the eye E to be examined.

眼特性演算部54は、被検眼Eの眼屈折力の測定時において、リング像検出部48が撮像画像32Aから検出したレフリング像34Aに基づき、公知の手法で被検眼Eの眼屈折力を演算する。また、眼特性演算部54は、被検眼Eの角膜形状の測定時において、リング像検出部48が撮像画像32Bから検出したケラトリング像34Bに基づき、公知の手法で被検眼Eの角膜形状を演算する。これら被検眼Eの眼屈折力及び角膜形状等の眼特性の測定結果についても、眼特性演算部54からモニタ17及び記憶部40等に出力される。 When measuring the eye refractive power of the eye to be examined E, the eye characteristic calculation unit 54 calculates the eye refractive power of the eye to be examined E by a known method based on the referencing image 34A detected by the ring image detection unit 48 from the captured image 32A. do. In addition, when measuring the corneal shape of the eye to be examined E, the eye characteristic calculation unit 54 calculates the corneal shape of the eye to be examined E by a known method based on the keratling image 34B detected by the ring image detection unit 48 from the captured image 32B. Calculate. The measurement results of the eye characteristics such as the eye refractive power and the corneal shape of the eye to be examined E are also output from the eye characteristics calculation unit 54 to the monitor 17, the storage unit 40, and the like.

[眼科装置の作用]
図10は、上記構成の眼科装置10による本発明の画像解析方法を用いた被検眼Eの状態の評価処理の流れを示すフローチャートである。なお、被検眼Eに対する測定ヘッド15のアライメント、被検眼Eの固視又は雲霧、及び被検眼Eの眼特性の測定については公知技術であるため、ここでは説明を省略する。
[Operation of Ophthalmic Device]
FIG. 10 is a flow chart showing the flow of evaluation processing of the state of the subject's eye E using the image analysis method of the present invention by the ophthalmologic apparatus 10 configured as described above. Since the alignment of the measuring head 15 with respect to the eye E to be examined, the fixation or fogging of the eye to be examined E, and the measurement of the ocular characteristics of the eye to be examined E are well-known techniques, description thereof will be omitted here.

図10に示すように、測定用パターン投影光学系28による被検眼Eの眼底に対する眼屈折力の測定用パターンの投影と、測定光学系30による測定用パターンの眼底反射光の撮像とが実行されると、測定光学系30から画像解析回路38の画像取得部46に対して撮像画像32Aの画像データが出力される(ステップS1)。これにより、画像取得部46が撮像画像32Aの画像データを取得して、この画像データをリング像検出部48へ出力する(ステップS2、本発明の画像取得ステップに相当)。 As shown in FIG. 10, the measurement pattern projection optical system 28 projects the eye refractive power measurement pattern onto the fundus of the eye to be examined E, and the measurement optical system 30 captures the fundus reflected light of the measurement pattern. Then, the image data of the captured image 32A is output from the measurement optical system 30 to the image acquisition section 46 of the image analysis circuit 38 (step S1). As a result, the image acquisition unit 46 acquires the image data of the captured image 32A and outputs this image data to the ring image detection unit 48 (step S2, corresponding to the image acquisition step of the present invention).

また、ケラト系23による被検眼Eの角膜に対する角膜形状の測定用パターンの投影と、観察光学系24による測定用パターンの角膜反射光の撮像とが実行されると、観察光学系24から画像取得部46に対して撮像画像32Bの画像データが出力される(ステップS3)。これにより、画像取得部46が撮像画像32Bの画像データを取得して、この画像データをリング像検出部48へ出力する(ステップS4、本発明の画像取得ステップに相当)。なお、撮像画像32Aの取得及び撮像画像32Bの取得はどちらを先に実行してもよい。 Further, when the projection of the corneal shape measurement pattern onto the cornea of the eye E to be examined by the kerato system 23 and the imaging of the corneal reflected light of the measurement pattern by the observation optical system 24 are executed, the image is acquired from the observation optical system 24 . Image data of the captured image 32B is output to the unit 46 (step S3). As a result, the image acquisition unit 46 acquires the image data of the captured image 32B and outputs this image data to the ring image detection unit 48 (step S4, corresponding to the image acquisition step of the present invention). Either acquisition of the captured image 32A or acquisition of the captured image 32B may be executed first.

リング像検出部48は、撮像画像32A,32Bをそれぞれ取得すると、撮像画像32Aからレフリング像34Aを検出すると共に、撮像画像32Bからケラトリング像34Bを検出する(ステップS5、本発明のリング像検出ステップに相当)。 After acquiring the captured images 32A and 32B, the ring image detection unit 48 detects the referencing image 34A from the captured image 32A, and detects the kerating image 34B from the captured image 32B (step S5, ring image detection of the present invention). step).

リング像検出部48によるレフリング像34A及びケラトリング像34Bの検出が完了すると、高次収差検出部50による被検眼Eの特定の高次収差の検出が開始される。これにより、既述の図6及び図7に示したように、楕円近似部50aによるレフリング像34Aに対する楕円60Aの近似及びケラトリング像34Bに対する楕円60Bの近似が実行された後(ステップS6)、残差演算部50bによる残差62A,62Bの演算が実行される(ステップS7)。 When the detection of the referencing image 34A and the keratling image 34B by the ring image detection section 48 is completed, the detection of specific high-order aberrations of the subject's eye E by the high-order aberration detection section 50 is started. As a result, as shown in FIGS. 6 and 7 already described, after the ellipse 60A approximation to the referencing image 34A and the ellipse 60B approximation to the keratling image 34B are executed by the ellipse approximating unit 50a (step S6), The residuals 62A and 62B are calculated by the residual calculator 50b (step S7).

次いで、収差解析部50cが、上記[数3]式を用いて残差62A,62Bをゼルニケ多項式の微分にフィットしてゼルニケ多項式のゼルニケ係数を演算することにより、残差62A,62Bの各ゼルニケモードのゼルニケ係数を演算する(ステップS8)。これにより、被検眼Eの特定の高次収差が検出される。従って、ステップS6からステップS8までが本発明の高次収差検出ステップに相当する。そして、高次収差検出部50は、残差62A,62Bごとの各ゼルニケモードのゼルニケ係数の判定結果と、残差62A,62Bの演算結果と、をそれぞれ状態判定部52へ出力する。 Next, the aberration analysis unit 50c calculates the Zernike coefficients of the Zernike polynomials by fitting the residuals 62A and 62B to the differential of the Zernike polynomials using the above [Equation 3], thereby obtaining the Zernike coefficients of the residuals 62A and 62B. The Zernike coefficient of the mode is calculated (step S8). Thereby, a specific high-order aberration of the eye E to be examined is detected. Accordingly, steps S6 to S8 correspond to high-order aberration detection steps of the present invention. Then, the high-order aberration detection unit 50 outputs the determination result of the Zernike coefficient of each Zernike mode for each of the residuals 62A and 62B and the calculation result of the residuals 62A and 62B to the state determination unit 52, respectively.

状態判定部52は、高次収差検出部50による残差62A,62Bの種類ごとの検出結果に基づき、既述の図9に示した個別判定用テーブル43Aを参照して残差62A,62Bの種類ごとに被検眼Eの状態を個別に判定する(ステップS9)。また、状態判定部52は、高次収差検出部50による残差62A,62Bの種類ごとの検出結果に基づき、既述の図9に示した総合判定用テーブル43Bを参照して、被検眼Eの状態の総合的な判定(概略判定及び症状判定)を行う(ステップS10)。なお、ステップS9及びステップS10は本発明の状態判定ステップに相当する。 The state determination unit 52 determines the residuals 62A and 62B by referring to the individual determination table 43A shown in FIG. The state of the subject's eye E is individually determined for each type (step S9). Further, the state determination unit 52 refers to the comprehensive determination table 43B shown in FIG. Comprehensive determination (rough determination and symptom determination) of the state of is performed (step S10). Note that steps S9 and S10 correspond to the state determination step of the present invention.

そして、状態判定部52は、被検眼Eの状態の各種判定結果をそれぞれモニタ17及び記憶部40等に出力する。これにより、被検眼Eの状態の判定結果がモニタ17に表示されると共に記憶部40に記憶される。なお、被検眼Eに疾患が生じていると判定された場合には、他の検査装置等を用いた被検眼Eの2次検診が実行される。 Then, the state determination unit 52 outputs various determination results of the state of the subject's eye E to the monitor 17, the storage unit 40, and the like. As a result, the determination result of the state of the subject's eye E is displayed on the monitor 17 and stored in the storage unit 40 . In addition, when it is determined that the eye E to be examined has a disease, a secondary examination of the eye E to be examined is performed using another examination device or the like.

[本実施形態の効果]
以上のように本実施形態の眼科装置10は、レフリング像34A及びケラトリング像34Bを解析して被検眼Eの特定の高次収差を検出することで、被検眼Eの状態(疾患の有無及び種類)を判定することができる。これにより、オートレフケラトメータ等のような既存の眼科装置10を利用して被検眼Eの疾患を検査することができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, the ophthalmologic apparatus 10 of the present embodiment analyzes the referencing image 34A and the keratling image 34B to detect specific high-order aberrations of the eye E to be examined, thereby determining the state of the eye E (presence or absence of disease and type) can be determined. Thereby, the disease of the subject's eye E can be examined using the existing ophthalmologic apparatus 10 such as an autoreflection keratometer.

[その他]
上記実施形態では、レフリング像34A及びケラトリング像34Bの双方をそれぞれ解析した結果に基づき、被検眼Eの状態の個別判定及び総合判定の双方を実行しているが、レフリング像34A及びケラトリング像34Bのいずれか一方のみを解析して被検眼Eの状態の個別判定のみを実行してもよい。この場合、眼科装置10として公知のレフラクトメータ又はケラトメータ等を用いることができる。
[others]
In the above-described embodiment, both the individual determination and the comprehensive determination of the state of the subject's eye E are performed based on the results of analyzing both the referling image 34A and the keratling image 34B. 34B may be analyzed to perform individual determination of the condition of the eye E to be inspected. In this case, a known refractometer, keratometer, or the like can be used as the ophthalmologic apparatus 10 .

上記実施形態では、測定用パターン投影光学系28から被検眼Eの眼底に対してリング状の測定パターンを投影し、測定光学系30にて測定パターンの眼底反射光を撮像しているが、測定用パターン投影光学系28及び測定光学系30の構成については特に限定はされない。 In the above embodiment, the measurement pattern projection optical system 28 projects a ring-shaped measurement pattern onto the fundus of the eye E to be examined, and the measurement optical system 30 captures the reflected light of the measurement pattern from the fundus. The configurations of the pattern projection optical system 28 and the measurement optical system 30 are not particularly limited.

図11は、測定用パターン投影光学系28及び測定光学系30の変形例を示した概略図である。なお、図11では、測定用パターン投影光学系28及び測定光学系30の要部のみを示している。図11に示すように、測定用パターン投影光学系28は、不図示の照明光源から出射されたリング状の測定用パターンPの光束を、ハーフミラー100を通して被検眼Eの眼底に投影する。測定光学系30は、ハーフミラー100を介して測定用パターン投影光学系28(観察光学系24)から分岐した光路を形成している。この測定光学系30は、被検眼Eの眼底に投影された測定用パターンPの眼底反射光を撮像素子102により撮像してレフリング像34Aを含む撮像画像32Aを出力する。 FIG. 11 is a schematic diagram showing a modified example of the measurement pattern projection optical system 28 and the measurement optical system 30. As shown in FIG. Note that FIG. 11 shows only the essential parts of the measurement pattern projection optical system 28 and the measurement optical system 30 . As shown in FIG. 11 , the measurement pattern projection optical system 28 projects a light flux of a ring-shaped measurement pattern P emitted from an illumination light source (not shown) onto the fundus of the eye E through a half mirror 100 . The measurement optical system 30 forms an optical path branched from the measurement pattern projection optical system 28 (observation optical system 24 ) via the half mirror 100 . The measurement optical system 30 captures the fundus reflected light of the measurement pattern P projected onto the fundus of the subject's eye E using the imaging element 102 and outputs a captured image 32A including a referling image 34A.

この際に、被検眼Eの眼底に血管が存在していると、その部位は眼底反射光の反射率が低くなる傾向がある。このため、ノイズ除去を目的として、測定用パターン投影光学系28に公知のロータリプリズム104(特開平10-014876号公報参照)を配置すると共に、このロータリプリズム104を回転させることにより、眼底反射光を均一化させてもよい。 At this time, if a blood vessel exists in the fundus of the eye E to be examined, the reflectance of the fundus reflected light tends to be low at that site. For this reason, for the purpose of noise removal, a known rotary prism 104 (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-014876) is arranged in the measurement pattern projection optical system 28, and by rotating this rotary prism 104, the reflected light from the fundus is may be homogenized.

上記実施形態では、残差62A,62Bをゼルニケ多項式の微分にフィットしてゼルニケ多項式のゼルニケ係数を演算することにより被検眼Eの特定の高次収差を演算しているが、ゼルニケ多項式以外の公知の多項式又は関数を用いて、残差62A,62Bから被検眼Eの特定の高次収差を演算してもよい。また、レフリング像34A及びケラトリング像34Bを解析して被検眼Eの特定の高次収差を演算する方法は上記実施形態で説明した方法に限定されるものでなく、任意の解析方法を用いてもよい。 In the above embodiment, the residuals 62A and 62B are fitted to the differentiation of the Zernike polynomials to calculate the Zernike coefficients of the Zernike polynomials to calculate the specific high-order aberrations of the eye E to be examined. A polynomial or function of may be used to compute a particular high-order aberration of the subject's eye E from the residuals 62A, 62B. Further, the method of analyzing the Leffling image 34A and the keratling image 34B to calculate the specific high-order aberration of the eye to be examined E is not limited to the method described in the above embodiment, and any analysis method may be used. good too.

上記実施形態では、状態判定部52が判定用テーブル43を参照して被検眼Eの状態の個別判定及び総合判定を行っているが、例えば判定用テーブル43を参照する代わりに、任意の演算式を用いたり、或いはディープラーニング法等を用いたりすることによって、被検眼Eの状態の各種判定を行ってもよい。 In the above embodiment, the state determination unit 52 refers to the determination table 43 to perform individual determination and comprehensive determination of the state of the eye E to be examined. or by using a deep learning method or the like, various determinations of the state of the subject's eye E may be made.

上記実施形態では、レフリング像34A及びケラトリング像34Bの歪みを発生させる被検眼Eの特定の高次収差として、トレフォイル[Z(3,3)等]、テトラフォイル[Z(4,4)等]の収差を例に挙げて説明したが、本発明の特定の高次収差の種類はこれらに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the specific high-order aberrations of the subject's eye E that cause the distortion of the referling image 34A and the keratling image 34B include trefoil [Z(3,3), etc.], tetrefoil [Z(4,4), etc. ] has been described as an example, the types of specific high-order aberrations of the present invention are not limited to these.

上記実施形態では、画像解析回路38に状態判定部52を設けているが、状態判定部52については別の装置に設けられていてもよい。すなわち、被検眼Eの特定の高次収差の検出までを画像解析回路38で行ってもよい。 In the above embodiment, the image analysis circuit 38 is provided with the state determination section 52, but the state determination section 52 may be provided in another device. In other words, the image analysis circuit 38 may detect specific high-order aberrations of the eye E to be examined.

上記実施形態では、本発明の画像解析装置に相当する画像解析回路38が眼科装置10内に組み込まれているが、画像解析回路38が眼科装置10とは別体の演算装置(パーソナルコンピュータ及び携帯端末等)に組み込まれていてもよい。すなわち、演算装置のプロセッサ等を本発明の画像解析回路38として機能させてもよい。 In the above-described embodiment, the image analysis circuit 38 corresponding to the image analysis apparatus of the present invention is incorporated in the ophthalmologic apparatus 10. terminal, etc.). That is, a processor of an arithmetic device or the like may function as the image analysis circuit 38 of the present invention.

10…眼科装置,
18…光学系,
20…制御装置,
23…ケラト系,
28…測定用パターン投影光学系,
30…測定光学系,
32A,32B…撮像画像,
34A…レフリング像,
34B…ケラトリング像,
38…画像解析回路,
43…判定用テーブル,
46…画像取得部,
48…リング像検出部,
50…高次収差検出部,
50a…楕円近似部,
50b…残差演算部,
50c…収差解析部,
52…状態判定部,
54…眼特性演算部,
60A,60B…楕円,
62A,62B…残差
10... Ophthalmic device,
18... optical system,
20 ... control device,
23... kerat system,
28 ... measurement pattern projection optical system,
30 ... measurement optical system,
32A, 32B ... captured images,
34A...Refering image,
34B ... keratling image,
38 ... image analysis circuit,
43 ... Judgment table,
46 ... image acquisition unit,
48 ... ring image detection unit,
50... Higher-order aberration detector,
50a... elliptical approximation part,
50b ... residual calculation unit,
50c... Aberration analysis unit,
52 ... state determination unit,
54 ... eye characteristic calculation unit,
60A, 60B...ellipse,
62A, 62B... residuals

Claims (7)

被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記撮像画像内から前記反射光に基づくリング像を検出するリング像検出部と、
前記リング像検出部により検出された前記リング像に基づき、前記リング像の歪みを発生させる前記被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出部と、
前記高次収差検出部の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する状態判定部と、
を備え
前記画像取得部が、前記撮像画像として、前記被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、前記被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、
前記リング像検出部が、前記撮像画像の種類ごとに前記リング像を検出し、
前記高次収差検出部が、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の特定の高次収差を検出し、
前記状態判定部が、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の状態を判定する画像解析装置。
an image acquisition unit that acquires a captured image of the reflected light of the measurement pattern projected onto the eye to be inspected;
a ring image detection unit that detects a ring image based on the reflected light from within the captured image acquired by the image acquisition unit;
a high-order aberration detection unit that detects a specific high-order aberration of the subject eye that causes distortion of the ring image based on the ring image detected by the ring image detection unit;
a state determination unit that determines the state of the subject eye based on the detection result of the high-order aberration detection unit;
with
The image acquiring unit, as the captured images, a first captured image of fundus reflected light of a pattern for measuring eye refractive power projected onto the fundus of the eye to be inspected, and a corneal shape projected onto the cornea of the eye to be inspected. Acquiring a second captured image of the corneal reflected light of the measurement pattern,
The ring image detection unit detects the ring image for each type of the captured image,
The high-order aberration detection unit detects a specific high-order aberration of the subject eye for each type of the captured image,
The image analysis device , wherein the state determination unit determines the state of the subject's eye for each type of the captured image.
被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得部と、an image acquisition unit that acquires a captured image of the reflected light of the measurement pattern projected onto the eye to be inspected;
前記画像取得部により取得された前記撮像画像内から前記反射光に基づくリング像を検出するリング像検出部と、a ring image detection unit that detects a ring image based on the reflected light from within the captured image acquired by the image acquisition unit;
前記リング像検出部により検出された前記リング像に基づき、前記リング像の歪みを発生させる前記被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出部と、a high-order aberration detection unit that detects a specific high-order aberration of the subject eye that causes distortion of the ring image based on the ring image detected by the ring image detection unit;
前記高次収差検出部の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する状態判定部と、a state determination unit that determines the state of the subject eye based on the detection result of the high-order aberration detection unit;
を備え、with
前記画像取得部が、前記撮像画像として、前記被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、前記被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、The image acquisition unit uses, as the captured images, a first captured image of fundus reflected light of a pattern for measuring eye refractive power projected onto the fundus of the eye to be inspected, and a corneal shape projected onto the cornea of the eye to be inspected. Acquiring a second captured image of the corneal reflected light of the measurement pattern,
前記リング像検出部が、前記撮像画像の種類ごとに前記リング像を検出し、The ring image detection unit detects the ring image for each type of the captured image,
前記高次収差検出部が、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の特定の高次収差を検出し、The high-order aberration detection unit detects a specific high-order aberration of the subject eye for each type of the captured image,
前記状態判定部が、前記撮像画像の種類ごとの前記高次収差検出部の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する画像解析装置。The image analysis device, wherein the state determination unit determines the state of the subject's eye based on the detection result of the high-order aberration detection unit for each type of the captured image.
前記高次収差検出部が、
前記リング像検出部により検出された前記リング像に対して楕円をフィッティングする楕円近似部と、
前記楕円近似部によりフィッティングされた前記楕円と、前記リング像検出部により検出された前記リング像と、の残差を演算する残差演算部と、
前記残差演算部が演算した前記残差に基づき、前記被検眼の特定の高次収差を演算する収差解析部と、
を備える請求項1又は2に記載の画像解析装置。
The high-order aberration detection unit is
an ellipse approximation unit that fits an ellipse to the ring image detected by the ring image detection unit;
a residual calculation unit for calculating a residual between the ellipse fitted by the ellipse approximation unit and the ring image detected by the ring image detection unit;
an aberration analysis unit that calculates a specific high-order aberration of the subject eye based on the residual calculated by the residual calculation unit;
The image analysis device according to claim 1 or 2 , comprising:
前記収差解析部が、前記残差をゼルニケ多項式の微分にフィットさせることにより、前記被検眼の特定の高次収差の演算結果として前記ゼルニケ多項式のゼルニケ係数を演算する請求項に記載の画像解析装置。 4. The image analysis according to claim 3 , wherein the aberration analysis unit calculates Zernike coefficients of the Zernike polynomials as calculation results of specific high-order aberrations of the eye to be examined by fitting the residuals to differentials of the Zernike polynomials. Device. 被検眼に測定用パターンを投影する投影光学系と、
前記被検眼に投影された前記測定用パターンの反射光に基づくリング像を出力する測定光学系と、
請求項1からのいずれか1項に記載の画像解析装置と、
を備える眼科装置。
a projection optical system that projects a measurement pattern onto an eye to be inspected;
a measurement optical system that outputs a ring image based on the reflected light of the measurement pattern projected onto the eye to be inspected;
The image analysis device according to any one of claims 1 to 4 ;
An ophthalmic device comprising:
被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部が取得した前記撮像画像を解析する解析部と、を備える画像解析装置の作動方法において、
前記画像取得部が、前記撮像画像を取得する画像取得工程と、
前記解析部が、前記画像取得工程で取得された前記撮像画像内から前記反射光に基づくリング像を検出するリング像検出工程と、
前記解析部が、前記リング像検出工程で検出た前記リング像に基づき、前記リング像の歪みを発生させる前記被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出工程と、
前記解析部が、前記高次収差検出工程の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する状態判定工程と、
を実行し、
前記画像取得部が、前記画像取得工程では、前記撮像画像として、前記被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、前記被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、
前記解析部が、前記リング像検出工程では、前記撮像画像の種類ごとに前記リング像を検出し、
前記解析部が、前記高次収差検出工程では、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の特定の高次収差を検出し、
前記解析部が、前記状態判定工程では、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の状態を判定する画像解析装置の作動方法
A method for operating an image analysis device comprising: an image acquisition unit that acquires a captured image of reflected light of a measurement pattern projected onto an eye to be inspected; and an analysis unit that analyzes the captured image acquired by the image acquisition unit,
an image acquisition step in which the image acquisition unit acquires the captured image;
A ring image detection step in which the analysis unit detects a ring image based on the reflected light from within the captured image acquired in the image acquisition step ;
a high-order aberration detection step in which the analysis unit detects a specific high-order aberration of the subject eye that causes distortion of the ring image based on the ring image detected in the ring image detection step ;
a state determination step in which the analysis unit determines the state of the eye to be examined based on the detection result of the high-order aberration detection step;
and run
In the image acquisition step, the image acquisition unit uses, as the captured images, a first captured image of fundus reflected light of a pattern for eye refractive power measurement projected onto the fundus of the eye to be inspected, and a cornea of the eye to be inspected. obtaining a second captured image of the corneal reflected light of the projected corneal shape measurement pattern;
wherein, in the ring image detection step, the analysis unit detects the ring image for each type of the captured image;
wherein, in the high-order aberration detection step, the analysis unit detects a specific high-order aberration of the eye to be inspected for each type of the captured image;
An operation method of an image analysis device, wherein the analysis unit determines the state of the subject's eye for each type of the captured image in the state determination step .
被検眼に投影された測定用パターンの反射光の撮像画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部が取得した前記撮像画像を解析する解析部と、を備える画像解析装置の作動方法において、A method for operating an image analysis device comprising: an image acquisition unit that acquires a captured image of reflected light of a measurement pattern projected onto an eye to be inspected; and an analysis unit that analyzes the captured image acquired by the image acquisition unit,
前記画像取得部が、前記撮像画像を取得する画像取得工程と、an image acquisition step in which the image acquisition unit acquires the captured image;
前記解析部が、前記画像取得工程で取得された前記撮像画像内から前記反射光に基づくリング像を検出するリング像検出工程と、A ring image detection step in which the analysis unit detects a ring image based on the reflected light from within the captured image acquired in the image acquisition step;
前記解析部が、前記リング像検出工程で検出した前記リング像に基づき、前記リング像の歪みを発生させる前記被検眼の特定の高次収差を検出する高次収差検出工程と、a high-order aberration detection step in which the analysis unit detects a specific high-order aberration of the subject eye that causes distortion of the ring image based on the ring image detected in the ring image detection step;
前記解析部が、前記高次収差検出工程の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する状態判定工程と、a state determination step in which the analysis unit determines the state of the eye to be examined based on the detection result of the high-order aberration detection step;
を実行し、and run
前記画像取得部が、前記画像取得工程では、前記撮像画像として、前記被検眼の眼底に投影された眼屈折力の測定用パターンの眼底反射光の第1撮像画像と、前記被検眼の角膜に投影された角膜形状の測定用パターンの角膜反射光の第2撮像画像とを取得し、In the image acquisition step, the image acquisition unit uses, as the captured images, a first captured image of fundus reflected light of a pattern for eye refractive power measurement projected onto the fundus of the eye to be inspected, and a cornea of the eye to be inspected. obtaining a second captured image of the corneal reflected light of the projected corneal shape measurement pattern;
前記解析部が、前記リング像検出工程では、前記撮像画像の種類ごとに前記リング像を検出し、wherein, in the ring image detection step, the analysis unit detects the ring image for each type of the captured image;
前記解析部が、前記高次収差検出工程では、前記撮像画像の種類ごとに前記被検眼の特定の高次収差を検出し、wherein, in the high-order aberration detection step, the analysis unit detects a specific high-order aberration of the eye to be inspected for each type of the captured image;
前記解析部が、前記状態判定工程では、前記撮像画像の種類ごとの前記高次収差検出工程の検出結果に基づき、前記被検眼の状態を判定する画像解析装置の作動方法。An operation method of an image analysis device, wherein the analysis unit determines the state of the subject's eye based on the detection result of the high-order aberration detection step for each type of the captured image in the state determination step.
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