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JP4237533B2 - Ophthalmic equipment - Google Patents

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JP4237533B2
JP4237533B2 JP2003117730A JP2003117730A JP4237533B2 JP 4237533 B2 JP4237533 B2 JP 4237533B2 JP 2003117730 A JP2003117730 A JP 2003117730A JP 2003117730 A JP2003117730 A JP 2003117730A JP 4237533 B2 JP4237533 B2 JP 4237533B2
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陽子 広原
輝仁 黒田
直之 前田
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科装置に係り、特に、被検眼の光学特性を波面センサを用いて測定した結果により、ドライアイの状態を判別するための眼科装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ドライアイに関連する眼科測定装置としては、次のような技術が挙げられる。
特許文献1には、所定の蛍光剤を点眼した被検眼の角膜及び涙液からの蛍光強度を定量的に測定する眼科測定装置が記載されている。特許文献2には、脂質層の表面と裏面の反射光の干渉による干渉模様のカラー画像を観察することにより、被検眼の脂質層の状態、涙液の流れの様子などを知ることができ、非接触で局所的なドライアイの簡易的診断を容易に行うことができる眼科装置が記載されている。また、特許文献3には、被検眼の涙液層から反射される信号光のみをCCDに入射することで、観察視野にケラレを生じることなく、広い観察視野で妨害光のない鮮明な涙液干渉パターンを観察できる眼科涙液観察装置が記載されている。
【特許文献1】
特開平6−277179号公報
【特許文献2】
特開平7−136120号公報
【特許文献3】
特開平8−52112号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のドライアイの臨床に用いられる眼科測定装置としては、必ずしも十分にドライアイの状態の判別に関する要求を満たしているとはいえなかった。
本発明は、以上の点に鑑み、基本原理として、涙液層がドライアップすると波面収差が大きくなることを利用することにより、ドライアイの臨床に有効に用いることができる眼科測定装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、瞬きをカウントすることで目の疲労を考慮することができる眼科測定装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の解決手段によると、
被検眼眼底に測定光束を入射する照明光学系と、
被検眼眼底からの反射光を受光する受光光学系と、
上記受光光学系で受光した受光反射光を電気信号に変換する受光部と、
所定期間、複数回の波面収差の測定を行う波面測定部と、
複数回の波面収差の測定結果の時間的変化に基づきドライアイの状態を判断する判定部と、
を備えた眼科装置が提供される。
本発明の第二の解決手段によると、
被検眼眼底に測定光束を入射する照明光学系と、
被検眼眼底からの反射光を多数の光束に変換する変換部材を介して受光する受光光学系と、
上記受光光学系で受光した受光反射光を電気信号に変換する受光部と、
被検眼が瞬きした後の開始時点と、その後の所定期間、複数回の上記受光部の受光信号から少なくとも5次以上の高次収差を含む被検眼の収差成分を求める波面測定部と、
上記波面測定部の測定結果から5次以上の高次収差の時間的変化に基づきドライアイの状態を判断する判定部と
を備えた眼科装置が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】
1.光学系構成
図1に、眼科装置の光学系の構成図を示す。
眼科装置は、第1照明光学系10と、第1光源部11と、第1測定部25と、前眼部照明部30と、前眼部観察部40と、第1調整光学部50と、第2調整光学部70と、視標光学部90を備える。また、第1測定部25は、第1受光光学系20と、第1受光部21を含む。なお、被検眼100については、網膜(眼底)、角膜(前眼部)が示されている。
【0006】
以下、各部について詳細に説明する。
第1照明光学系10は、第1光源部11からの光束で被検眼100の眼底上で微小な領域を照明するためのものである。第1照明光学系10は、例えば、集光レンズと、バリアブルシリンダーレンズと、リレーレンズとを備える。
【0007】
第1光源部11は、第1波長の光束を発する。第1光源部11は、空間コヒーレンスが高く、時間コヒーレンスは高くないものが望ましい。ここでは、一例として、第1光源部11には、SLD(スーパールミネセンスダイオード)が採用されており、輝度が高い点光源を得ることができる。なお、第1光源部11は、SLDに限られるものではなく、レーザーの様に空間、時間ともコヒーレンスが高いものでも、回転拡散板や偏角プリズム(Dプリズム)などを挿入することにより、適度に時間コヒーレンスを下げることで利用できる。そして、LEDの様に、空間、時間ともコヒーレンスが高くないものでも、光量さえ充分であれば、ピンホール等を光路の光源の位置に挿入することで、使用可能になる。また、照明用の第1光源部11の波長は、例えば、赤外域の波長(例、780nm)を使用することができる。
【0008】
第1受光光学系20は、例えば、被検眼100の網膜から反射して戻ってきた光束を受光し第1受光部21に導くためのものである。第1受光光学系20は、例えば、第1変換部材22(例、ハルトマン板)と、アフォーカルレンズと、バリアブルシリンダーレンズと、リレーレンズを備える。第1変換部材22は、反射光束を少なくとも17本の複数のビームに変換するためのレンズ部を有する波面変換部材である。第1変換部材22には、光軸と直交する面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズを用いることができる。第1変換部材22は、長焦点又は高感度のものの他にも、短焦点又は高密度のレンズ部を有するようにしてもよい。眼底からの反射光は、第1変換部材22を介して第1受光部21上に集光する。第1受光部21は、第1変換部材22を通過した第1受光光学系20からの光を受光し、第1信号を生成するためのものである。なお、アフォーカルレンズ42の前側焦点は、被検眼100の瞳孔と略一致している。
【0009】
移動部15は、第1照明光学系10と第1受光光学系20を含む図1の点線で囲まれた部分を一体に移動させる。例えば、第1光源部11からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による第1受光部21での信号ピークが最大となる関係を維持して、第1受光部21での信号ピークが強くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止することができる。また、第1照明光学系10と第1受光光学系20は別々に移動させ、例えば、第1光源部11からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による第1受光部21での信号ピークが最大となる関係を維持して、第1受光部21での信号ピークが強くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止することもできる。
【0010】
第1光源部11から被検眼100への入射光は絞り12を偏心させることで光束の入射位置を光軸に直交する方向に変更し、レンズや角膜の頂点反射を防いでノイズを押さえられる。絞り12は、径がハルトマン板22の有効範囲より小さく、受光側だけに眼の収差が影響する、いわゆるシングルパスの収差計測が成り立つことができる様になっている。
【0011】
なお、第1光源部11から出た入射光線は、眼底から拡散反射された測定光線と共通光路になった後は、近軸的には、眼底から拡散反射された測定光線と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、入射光線のビーム径は、測定光線に比べ、かなり細く設定される。具体的には、入射光線のビーム径は、例えば、被検眼100の瞳位置で1mm程度、測定光線のビーム径は、7mm程度になることもある。なお、光学系を適宜配置することで、ダブルパス測定を行うこともできる。
【0012】
前眼部照明部30は、第2波長の光束を発する第2光源部31を備え、第2光源部31からの光束で、例えば、プラチドリング又はケラトリング等を用いて前眼部を所定パターンで照射する。ケラトリングの場合、ケラト像により角膜の曲率中心付近だけのパターンを得ることができる。なお、第2光源部31から発せられる光束の第2波長は、例えば、第1波長(ここでは、780nm)と異なると共に、長い波長を選択できる(例えば、940nm)。
【0013】
前眼部観察部40は、例えば、リレーレンズ、テレセン絞りとCCDで構成される第3受光部41を備え、例えば、プラチドリング、ケラトリング等の前眼部照明部30のパターンが、被測定眼100の前眼部から反射して戻ってくる光束を観察する。なお、テレセン絞りは、前眼部像がぼけないようにするための絞りである。
【0014】
第1調整光学部50は、例えば、作動距離調整を主に行うものであって、光源部と、集光レンズと、受光部とを備える。ここで、作動距離調整は、例えば、光源部から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼100に向けて照射すると共に、この被測定眼100から反射された光を、集光レンズを介して受光部で受光することにより行われる。また、被測定眼100が適正な作動距離にある場合、受光部の光軸上に、光源部からのスポット像が形成される。一方、被測定眼100が適正な作動距離から前後に外れた場合、光源部からのスポット像は、受光部の光軸より上又は下に形成される。なお、受光部は、光源部、光軸、受光部を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された1次元CCD、ポジションセンシングデバイス(PSD)等を適用できる。
【0015】
ビームスプリッタ61は、例えば、第1波長の光束を反射し、第2波長の光束を透過するダイクロイックミラーで構成されている。また、眼底からの反射むら等による光を均一化するためのロータリープリズム62が配置されている。ビームスプリッタ63は、第1光源部11からの光束を反射し、被検眼100の網膜で反射して戻ってくる光束を透過するミラー(例えば、偏光ビームスプリッタ)で構成されている。
【0016】
第2調整光学部70は、例えば、XY方向のアライメント調整を行うものであって、アライメント用光源部と、レンズと、ビームスプリッタとを備える。
視標光学部90は、例えば、被検眼100の風景チャート、固視や雲霧をさせる為の視標を投影する光路を含むものであって、光源部(例えば、ランプ)、固視標92、リレーレンズを備える。光源部からの光束で固視標92を眼底に照射することができ、被検眼100にその像を観察させる。
【0017】
上述の光学系は、主に、入射光線が細いシングルパスとして説明したが、本発明は、入射光線が太いダブルパスとしての眼特定測定装置に適用することも可能である。その際、光学系がダブルパス用構成で配置されるが、演算部による測定・計算処理は同様である。
【0018】
(共役関係)
被測定眼100の眼底、視標光学部90の固視標92、第1光源部11、第1受光部21が共役である。また、被測定眼100の眼の瞳(虹彩)、ロータリープリズム62、第1受光光学系の変換部材(ハルトマン板)22、第1照明光学系10の測定光入射側の絞り12が共役である。
【0019】
2.電気系構成
図2は、眼科装置の電気系の構成図である。
眼科装置の電気系の構成は、演算部600と、制御部610と、入力部650と、表示部700と、メモリ800と、第1駆動部910と、第2駆動部911と、第3駆動部912と、第4駆動部913を備える。入力部650は、表示部700に表示された適宜のボタン、アイコン、位置、領域等を指示するためのポインティングデバイス、各種データを入力するためのキーボード等を備える。
【0020】
演算部600は、波面測定部601及び判定部602を備える。波面測定部601は、所定期間、複数回の波面収差の測定を行う。判定部602は、複数回の波面収差の測定結果の時間的変化を比較することにより、ドライアイの状態を判断する。
【0021】
演算部600には、第1受光部21からの第1信号▲4▼と、前眼部観察部40からの信号▲7▼と、第1調整光学部50からの信号(10)とが入力される。演算部600は、第1受光部21からの第1信号▲4▼、前眼部観察部40からの信号▲7▼を入力し、例えば、光束の傾き角に基づき被測定眼100の光学特性を求める。演算部600は、これら演算結果に応じた信号又は他の信号・データを、電気駆動系の制御を行う制御部610と、表示部700と、メモリ800とにそれぞれ適宜出力する。
【0022】
制御部610は、演算部600からの制御信号に基づいて、第1光源部11及び第2光源部31の点灯、消灯を制御したり、第1駆動部910〜第4駆動部913を制御するためのものである。制御部610は、例えば、演算部600での演算結果に応じた信号に基づいて、第1光源部11に対して信号▲1▼を出力し、第2調整光学部70に対して信号▲5▼を出力し、前眼部照明部30に対して信号▲6▼を出力し、第1調整光学部50に対して信号▲8▼及び▲9▼を出力し、視標光学部90に対して信号(11)を出力し、さらに、第1駆動部910〜第4駆動部913に対して信号を出力する。
【0023】
第1駆動部910は、演算部600に入力された第1受光部21からの信号▲4▼に基づいて、信号▲2▼を出力して、第1照明光学系10のバリアブルシリンダーレンズと、第1受光光学系20のバリアブルシリンダーレンズとを、適宜のレンズ移動手段を駆動させて回動させるためのものである。このバリアブルシリンダーレンズはなくてもよい。
【0024】
第2駆動部911は、例えば、演算部600に入力された第1受光部21からの受光信号▲4▼に基づいて、第1照明光学系10及び第1受光光学系20を光軸方向に移動させるものであり、移動部15に対して信号▲3▼を出力すると共に、移動部15のレンズ移動手段を駆動する。これら第1受光光学系20を光軸方向に移動させることにより、低次収差の補償を行うことができる。
【0025】
第3駆動部912は、例えば、視標光学部90を移動させるものであり、図示しない適宜の移動手段に対して信号(12)を出力すると共に、この移動手段を駆動する。第4駆動部913は、ロータリープリズム62を回動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号(13)を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。
【0026】
3.測定フローチャート
3−1.ドライアイの測定フローチャート
図3に、ドライアイの測定フローチャートを示す。
被検者が測定位置に来て測定が開始されると、目を測定できる位置に眼科測定装置をアライメントする(S101)。このアライメントは、手動でも自動でもよい。つぎに、演算部600は、波面測定部601により装置の初期設定を行う(S103)。波面測定部601は、例えば、測定間隔を1秒、測定時間を40秒等に設定する。入力部650又は演算部600により、測定開始のためトリガーがなされる(S105)。トリガーとしては、例えば、操作者による測定開始ボタンの操作、測定開始ボタン後の瞬きを測定してそのタイミングなどによる測定開始等のように、予め設定することができる。トリガーに従い、波面測定部601は、波面収差を測定する(S107)。ここで、演算部600は、波面測定部601により測定終了時間に達するまで波面収差の測定を繰り返す(S109)。もし測定終了時間に達する前に瞬きをしてしまった場合、測定はその時点で終了とする。演算部600は、測定終了時間に達すると測定を終了する(S111)。
【0027】
つぎに、演算部600の判定部602は、ドライアイの状態を判断するためのひとつの指標であるブレークアップ状態を解析する(S113)。この詳細処理は後述する。判定部602は、ブレークアップ状態に基づき、ブレークアップ時間(開始時間)、ブレークアップ速度、ブレークアップ量、ブレークアップ率等の値を求め、表示部700に出力し、メモリ800に記憶する(S115)。つぎに、判定部602は、求められたブレークアップに関する各値に基づき、ドライアイに関しての自動診断を行い、表示部700に出力し、メモリ800に記憶する(S117)。このドライアイの自動診断については、例えば、所定の設定に従い、(1)ブレークアップ開始点が早いこと、(2)ブレークアップ率が高いこと、又は、(3)この両者を判断し、(1)〜(3)の各条件がある境界を越えていたらドライアイとすることができる。こうして、処理を終了する。なお、この測定中は、点眼麻酔等により眼への刺激を押さえ、瞬きをさせないといった配慮をすることができる。
【0028】
3−2.ブレークアップ状態解析
図4に、ブレークアップ(分割点)を求めるための説明図を示す。
この図は、横軸に測定回数、縦軸に高次収差のRMSを示す。図中、分割点を涙液層のブレークアップの開始点とする。分割点の左側を涙液の定常状態とし、このときの回帰直線の傾きを定常状態とする(傾き0が理想)。一方、分割点の右側をブレークアップ状態とする。なお、例えば、この領域の回帰直線の傾きをブレークアップ率とすることができる。
【0029】
図5に、ブレークアップを求めるための解析フローチャートを示す。ここでは、演算部600の判定部602は、測定データを二つの直線に近似することで、図4のようにブレークアップを求めることができる。
【0030】
処理が開始されると、判定部602は、例えば、データをx、yとし、データの総数はNとする(S201)。判定部602は、全体データに回帰直線を引く(S203)。例えば、判定部602は、データ点を含む回帰直線に平行な直線で、一番下(または一番下から所定数)になる直線を引く。ここで、判定部602は、このとき対象になったデータ点を分割点Aとし、そのグラフ内の座標を(ax、ay)とする(S205)。また、判定部602は、分割点を境目にして、左側と右側の回帰直線を引き、それぞれの回帰直線をRL(x)及びRR(x)、それらの傾きをSL及びSR、切片をBL及びBRとする(S207)。判定部602は、回帰直線と測定点の二乗誤差を計算する(S209)。判定部602は、例えば、次式のように、左側及び右側の回帰直線との二乗誤差ResL及びResRをそれぞれ計算することができる。
ResL=Σ(yi−RL(xi))({i|axより左側のデータの点のi})
ResR=Σ(yi−RR(xi))({i|axより右側のデータの点のi})
【0031】
計算されたResL及び/又はResRが予め定められた規定値を越えている場合(S211)、判定部602は、自動的解析不可能である旨を表示部700に表示し(S213)、処理を終了する。一方、ResL及び/又はResRが規定値以下であるとき(S211)、さらに、SL間SRの角度差が所定値(例えば、2度)以下である場合(S215)、判定部602は、自動的解析不可能である旨を表示部700に表示し(S217)、処理を終了する。一方、SL間SRの角度差が所定値を超える場合(S215)、判定部602は、分割点の時間をブレークアップの開始時間、SRをブレークアップ速度とし、ブレークアップに関する各値を求めて表示部700に表示し、メモリ800に記憶する(S219)。さらに、最終的に操作者が表示部700上で目で確認し、入力部650により分割点を移動できるように構成してもよい。
【0032】
つぎに、図6に、ブレークアップを求めるための他の解析フローチャートを示す。ここでは、判定部602は、測定データを関数f(x)に近似する。
【0033】
判定部602は、処理が開始されると、フィットしたい範囲で定義されている関数F(x、pj)を選ぶ(S251)。なお、xはグラフの横軸、pjは最適化によって求めるパラメータ(複数でも良い)である。つぎに、判定部602は、一般に知られている減衰最小自乗法(非線形の最適化法)で、この関数と実測値の二乗誤差が最小になるパラメータpjを求める(S253)。つぎに、判定部602は、求めたパラメータにより定められる関数f(x)に従い、ブレークアップ開始時間とブレークアップ速度等のブレークアップに関する値を求める(S255)。なお、これらの値は、f(x)の形によって適宜求めることができる。こうして、処理を終了する。
なお、関数形の例としては、次式のような折れ線がある。
【0034】
【数1】

Figure 0004237533
【0035】
ここで、最適化で決定するパラメータは、k、k、a、bである。なお、それぞれの初期値は適当でも良いし、前出のアルゴリズムで利用した方法により決定してもよい。この関数形では、ブレークアップ開始時間はaに、ブレークアップ速度はkの最適化された値を採用する。
また、前出のアルゴリズムで出力が得られなかった場合に、その最終のフィッティングからk、k、a、bを求め、このアルゴリズムの初期値として利用し、数式1の結果を出力する方法もある。
【0036】
3−3.瞬きをトリガーにしてドライアイを解析する眼科測定
つぎに、瞬きをトリガーにしてドライアイを解析する眼科測定について説明する。
ステップS101及びS103は上述した通りである。ステップS105では、被検者は楽な状態で、瞬きも自然にするようにインストラクションされ、入力部650の測定開始ボタンが押される。つぎに、ステップS107及びS109では、演算部600は、波面測定部601によりハルトマンの連続測定(1秒間隔)を開始する。さらに、ここで、波面測定部601は、前眼部の連続測定(1秒間隔)を開始し、毎回その明暗に関するヒストグラムをもとめ、これから瞬きを判断する。
【0037】
図7に、瞬きの判定フローチャートを示す。また、図8及び図9に、瞬きしていないとき及び瞬き中のヒストグラムについての説明図をそれぞれ示す。図8及び図9で、(a)は前眼部像、(b)はヒストグラムである。
【0038】
瞬きの判定フローチャートが開始されると、演算部600の判定部602は、取得した前眼部像のヒストグラムを計算する(S301)。判定部602は、ヒストグラムのピークが所定数(例、150)と比較する(S303)。ここで、ピークが所定数より大きい場合、瞬き中と判断し(図9参照)、一方、小さい場合、瞬きしていないと判断することができる(図8参照)。
【0039】
つぎに、メインのフローに戻り、例えば、被験者に対しては、一回瞬きをしたあと、瞬きを我慢するように指示がでる。判定部602は、最後の瞬きの終了時間をtとしたとき、tから所定の時間が経過したら、ハルトマン及び前眼部の測定を終了する。
【0040】
その後、ステップS113以降の処理では、演算部600の判定部602は、tから後の画像を使って、上述と同様に、前出のアルゴリズムで解析を行い、ブレークアップ開始時間と速度等のブレークアップに関する各値を求める。
【0041】
図10に、ブレークアップの測定例を示す。
この図は、複数の被験者に対して、本実施の形態の眼科装置によりブレークアップの状態を測定した結果である。図示のように、回帰直線によりブレークアップ開始時間等の各値が求められる。
【0042】
なお、測定中のアライメントとしては、例えば、40秒程度測定するので、アライメントはオートアライメントが好ましい。なお、測定者がマニュアルでアライメントを合わせる機構を備えてもよい。さらに、瞬きの回数をとることや、瞬きで涙液層が回復するが、それでもドライな部分があるかの測定を行うことにより、眼性疲労度を測定することもできる。
【0043】
3−4.両眼同時測定例
図13に、両眼同時測定のための眼科システム構成図を示す。この眼科システムは、図1の光学系1a及び1bを両眼100a及び100bに対して備え、それらが独立に調節可能とされ被検者の両眼に対してアライメントが可能となる。そして、上記までは片眼のみの測定であったが、同装置を2台用いる形で両眼同時に測定を行うこともできる。片眼測定であっても両眼開いていなければならず片眼測定後しばらくはもう片眼の測定を行うことができなかったが、この場合、両眼共確実に測定できるという利点がある。
【0044】
4.ゼルニケ解析とRMS
つぎに、ゼルニケ解析について説明する。一般に知られているゼルニケ多項式からゼルニケ係数c 2j−iを算出する方法について説明する。ゼルニケ係数c 2j−iは、例えば、ハルトマン板22を介して第1受光部21で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼100の光学特性を把握するための重要なパラメータである。
被検眼100の波面収差W(X,Y)は、ゼルニケ係数c 2j−i、ゼルニケ多項式Z 2j−iを用いて次式で表される。
【0045】
【数2】
Figure 0004237533
ただし、(X,Y)はハルトマン板22の縦横の座標である。
【0046】
また、波面収差W(X,Y)は、第1受光部21の縦横の座標を(x、y)、ハルトマン板22と第1受光部21の距離をf、第1受光部21で受光される点像の移動距離を(△x、△y)とすると、次式の関係が成り立つ。
【0047】
【数3】
Figure 0004237533
【0048】
ここで、ゼルニケ多項式Z 2j−iは、以下の数式4及び数式5で表される。具体的には、図11に、(r,t)座標のゼルニケ多項式の図、及び、図12に、(x,y)座標のゼルニケ多項式の図をそれぞれ示す。
【0049】
【数4】
Figure 0004237533
【0050】
【数5】
Figure 0004237533
【0051】
なお、ゼルニケ係数c 2j−iは、以下の数式6で表される自乗誤差を最小にすることにより具体的な値を得ることができる。
【0052】
【数6】
Figure 0004237533
【0053】
ただし、W(X、Y):波面収差、(X、Y):ハルトマン板座標、(△x、△y):第1受光部21で受光される点像の移動距離、f:ハルトマン板22と第1受光部21との距離。
【0054】
演算部600は、ゼルニケ係数c 2j−iを算出し、これを用いて球面収差、コマ収差、非点収差等の眼光学特性を求める。また、演算部600は、ゼルニケ係数c 2j−iを用いて次式により収差量RMS 2j−iを算出する。
【0055】
【数7】
Figure 0004237533
【0056】
5.高次の収差を用いたブレークアップ状態の解析
本実施の形態の眼科装置は、5次以上の高次の収差を用いてブレークアップ状態を解析することができる。
このように5次以上の高次の収差を用いる場合、第1変換部材22は、被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、該反射光束を少なくとも実質的に21本のビームに変換する短焦点又は高密度のレンズ部を有するものを用いる。また、波面測定部601は、被検眼が瞬きした後の開始時点と、その後の所定期間、複数回の第1受光部21の受光信号から少なくとも5次以上の高次収差を含む被検眼の収差成分を求める。判定部602は、波面測定部601の測定結果から5次以上の高次収差の時間的変化を比較することにより、ドライアイの状態を判断する。
ブレークアップ状態解析処理は、上述の各フローチャート及びその説明箇所で説明したものと同様である。ただし、5次以上の高次の収差を用いることを設定する処理を適宜のタイミングで実行する。例えば、図3のステップS103で、入力部650又はメモリ800に予め定められた設定により、この処理を実行することができる。さらに、前述のブレークアップの測定例と所定の高次の収差を用いたブレークアップ測定例の複数を実行して、表示部700に表示することもできる。
図14は、ブレークアップの測定例を示す図である。
図14(A)は、3次及び4次の収差を用いた測定例を示し、図14(B)は、5次及び6次の収差を用いた測定例を示す。図示のように、波面収差の時間的変化が、4次以下の収差よりも、5次以上の高次収差に顕著に影響される場合がある。このような場合、高次の収差を用いると、ブレークアップ(分割点)を一層明瞭に求めることができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、基本原理として、涙液層がドライアップすると波面収差が大きくなることを利用することにより、ドライアイの臨床に有効に用いることができる眼科測定装置を提供することができる。さらに、本発明によると、瞬きをカウントすることで目の疲労を考慮することができる眼科測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】眼科装置の光学系の構成図。
【図2】眼科装置の電気系の構成図。
【図3】ドライアイの測定フローチャート。
【図4】ブレークアップ(分割点)を求めるための説明図。
【図5】ブレークアップを求めるための解析フローチャート。
【図6】ブレークアップを求めるための他の解析フローチャート。
【図7】瞬きの判定フローチャート。
【図8】瞬きしていないときのヒストグラムについての説明図。
【図9】瞬き中のヒストグラムについての説明図。
【図10】ブレークアップの測定例。
【図11】(r,t)座標のゼルニケ多項式の図。
【図12】(x,y)座標のゼルニケ多項式の図。
【図13】両眼同時測定のための眼科システム構成図。
【図14】ブレークアップの測定例を示す図。
【符号の説明】
10 第1照明光学系
11 第1光源部
20 第1受光光学系
21 第1受光部
30 前眼部観察部
40 前眼部照明部
50 第1調整光学部
70 第2調整光学部
90 視標光学部
600 演算部
601 波面測定部
602 判定部
610 制御部
650 入力部
700 表示部
800 メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ophthalmologic apparatus, and more particularly, to an ophthalmologic apparatus for determining a dry eye state based on a result of measuring optical characteristics of an eye to be examined using a wavefront sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an ophthalmologic measurement apparatus related to dry eye, the following techniques can be cited.
Patent Document 1 describes an ophthalmologic measurement apparatus that quantitatively measures the fluorescence intensity from the cornea and tear fluid of a subject's eye instilled with a predetermined fluorescent agent. In Patent Document 2, it is possible to know the state of the lipid layer of the eye to be examined, the state of the tear fluid flow, etc. by observing the color image of the interference pattern due to the interference of the reflected light on the front and back surfaces of the lipid layer, An ophthalmologic apparatus is described that can easily perform a simple diagnosis of non-contact and local dry eye. Further, Patent Document 3 discloses a clear tear fluid that has no interference light in a wide observation field without causing vignetting in the observation field by allowing only signal light reflected from the tear film of the eye to be examined to enter the CCD. An ophthalmic tear observation device that can observe an interference pattern is described.
[Patent Document 1]
JP-A-6-277179 [Patent Document 2]
JP 7-136120 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-52112
[Problems to be solved by the invention]
However, it cannot be said that the conventional ophthalmic measuring apparatus used in the clinical practice of dry eye sufficiently satisfies the requirements regarding the discrimination of the dry eye state.
In view of the above points, the present invention provides an ophthalmic measurement apparatus that can be used effectively in clinical practice of dry eye by utilizing the fact that wavefront aberration increases as the tear film dries up as a basic principle. For the purpose. Furthermore, an object of the present invention is to provide an ophthalmologic measurement apparatus that can take into account eye fatigue by counting blinks.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the first solution of the present invention,
An illumination optical system that makes the measurement light beam incident on the fundus of the eye to be examined;
A light receiving optical system that receives reflected light from the fundus of the eye to be examined; and
A light receiving unit that converts received light reflected by the light receiving optical system into an electrical signal;
A wavefront measurement unit for measuring a plurality of wavefront aberrations for a predetermined period of time;
A determination unit that determines the state of the dry eye based on a temporal change in the measurement result of the wavefront aberration of a plurality of times;
Is provided.
According to the second solution of the present invention,
An illumination optical system that makes the measurement light beam incident on the fundus of the eye to be examined;
A light receiving optical system that receives light through a conversion member that converts reflected light from the fundus of the eye to be examined into a number of light beams;
A light receiving unit that converts received light reflected by the light receiving optical system into an electrical signal;
A wavefront measuring unit for obtaining an aberration component of the subject eye including at least a fifth-order or higher order aberration from a light reception signal of the light receiving unit a plurality of times after a start time after the eye blinks; and a predetermined period thereafter;
An ophthalmologic apparatus is provided that includes a determination unit that determines the state of a dry eye based on a temporal change of a fifth-order or higher order aberration from the measurement result of the wavefront measurement unit.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1. Optical System Configuration FIG. 1 shows a configuration diagram of an optical system of an ophthalmologic apparatus.
The ophthalmologic apparatus includes a first illumination optical system 10, a first light source unit 11, a first measurement unit 25, an anterior ocular segment illumination unit 30, an anterior ocular segment observation unit 40, a first adjustment optical unit 50, A second adjustment optical unit 70 and a target optical unit 90 are provided. The first measurement unit 25 includes a first light receiving optical system 20 and a first light receiving unit 21. For the eye 100, the retina (fundus) and cornea (anterior eye) are shown.
[0006]
Hereinafter, each part will be described in detail.
The first illumination optical system 10 is for illuminating a minute region on the fundus of the eye 100 to be examined with the light flux from the first light source unit 11. The first illumination optical system 10 includes, for example, a condenser lens, a variable cylinder lens, and a relay lens.
[0007]
The first light source unit 11 emits a light beam having a first wavelength. The first light source unit 11 preferably has high spatial coherence and not high temporal coherence. Here, as an example, the first light source unit 11 employs an SLD (super luminescence diode), and a point light source with high luminance can be obtained. The first light source unit 11 is not limited to the SLD, and even if it has a high coherence in both space and time, such as a laser, the first light source unit 11 can be appropriately inserted by inserting a rotating diffusion plate, a declination prism (D prism), or the like. It can be used by reducing the time coherence. And even if the LED does not have high coherence in space and time, it can be used by inserting a pinhole or the like at the position of the light source in the optical path as long as the amount of light is sufficient. Moreover, the wavelength of the 1st light source part 11 for illumination can use the wavelength (for example, 780 nm) of an infrared region, for example.
[0008]
The first light receiving optical system 20 is for receiving, for example, a light beam reflected and returned from the retina of the eye 100 to be guided to the first light receiving unit 21. The first light receiving optical system 20 includes, for example, a first conversion member 22 (eg, a Hartmann plate), an afocal lens, a variable cylinder lens, and a relay lens. The first conversion member 22 is a wavefront conversion member having a lens unit for converting the reflected light beam into at least 17 plural beams. For the first conversion member 22, a plurality of micro Fresnel lenses arranged in a plane orthogonal to the optical axis can be used. The first conversion member 22 may have a short-focus or high-density lens unit in addition to a long-focus or high-sensitivity member. The reflected light from the fundus is collected on the first light receiving unit 21 via the first conversion member 22. The first light receiving unit 21 receives the light from the first light receiving optical system 20 that has passed through the first conversion member 22 and generates a first signal. Note that the front focal point of the afocal lens 42 substantially coincides with the pupil of the eye 100 to be examined.
[0009]
The moving unit 15 integrally moves a portion surrounded by a dotted line in FIG. 1 including the first illumination optical system 10 and the first light receiving optical system 20. For example, assuming that the light beam from the first light source unit 11 is reflected at the point where it is collected, the first light receiving unit 21 maintains the relationship in which the signal peak at the first light receiving unit 21 due to the reflected light is maximized. It moves to the direction where the signal peak becomes strong, and can stop at the position where the intensity becomes maximum. Further, the first illumination optical system 10 and the first light receiving optical system 20 are moved separately. For example, assuming that the light beam from the first light source unit 11 is reflected at the point where the light is condensed, the first light receiving unit by the reflected light is used. It is also possible to maintain the relationship in which the signal peak at 21 is maximized, move in the direction in which the signal peak at the first light receiving unit 21 becomes stronger, and stop at the position where the intensity is maximized.
[0010]
Incident light from the first light source unit 11 to the subject's eye 100 decenters the diaphragm 12 to change the incident position of the light beam in a direction orthogonal to the optical axis, thereby preventing the reflection of the apex of the lens and cornea and suppressing noise. The diaphragm 12 has a diameter smaller than the effective range of the Hartmann plate 22 and can perform so-called single-pass aberration measurement in which the aberration of the eye affects only the light receiving side.
[0011]
Note that the incident light beam emitted from the first light source unit 11 follows the same way as the measurement light beam diffusely reflected from the fundus after paraxially after the measurement light beam diffusely reflected from the fundus occupies a common optical path. To do. However, in the single pass measurement, the diameters of the respective light beams are different, and the beam diameter of the incident light beam is set to be considerably smaller than the measurement light beam. Specifically, the beam diameter of the incident light beam may be, for example, about 1 mm at the pupil position of the eye 100 to be examined, and the beam diameter of the measurement light beam may be about 7 mm. Note that double-pass measurement can also be performed by appropriately arranging the optical system.
[0012]
The anterior ocular segment illumination unit 30 includes a second light source unit 31 that emits a light beam having a second wavelength, and the light beam from the second light source unit 31 forms a predetermined pattern on the anterior eye part using, for example, platid ring or kerat ring. Irradiate with. In the case of keratoling, a pattern only near the center of curvature of the cornea can be obtained from the kerato image. The second wavelength of the light beam emitted from the second light source unit 31 is different from, for example, the first wavelength (here, 780 nm), and a long wavelength can be selected (for example, 940 nm).
[0013]
The anterior ocular segment observation unit 40 includes, for example, a third light receiving unit 41 including a relay lens, a telecentric diaphragm, and a CCD. For example, the pattern of the anterior ocular segment illumination unit 30 such as platid ring and kerat ring is measured. The light flux reflected and returned from the anterior segment of the eye 100 is observed. The telecentric diaphragm is a diaphragm for preventing the anterior segment image from being blurred.
[0014]
For example, the first adjustment optical unit 50 mainly adjusts the working distance, and includes a light source unit, a condensing lens, and a light receiving unit. Here, the working distance adjustment is performed, for example, by irradiating a parallel light beam near the optical axis emitted from the light source unit toward the eye 100 to be measured and condensing the light reflected from the eye 100 to be measured. This is performed by receiving light at the light receiving unit through the lens. When the eye to be measured 100 is at an appropriate working distance, a spot image from the light source unit is formed on the optical axis of the light receiving unit. On the other hand, when the eye to be measured 100 deviates back and forth from an appropriate working distance, the spot image from the light source unit is formed above or below the optical axis of the light receiving unit. The light receiving unit only needs to be able to detect a change in the light beam position in the plane including the light source unit, the optical axis, and the light receiving unit. For example, a one-dimensional CCD, a position sensing device (PSD), etc. arranged in the plane. Can be applied.
[0015]
The beam splitter 61 is constituted by, for example, a dichroic mirror that reflects a light beam having a first wavelength and transmits a light beam having a second wavelength. In addition, a rotary prism 62 is provided for uniformizing light caused by uneven reflection from the fundus. The beam splitter 63 is configured by a mirror (for example, a polarization beam splitter) that reflects the light beam from the first light source unit 11 and transmits the light beam reflected and returned by the retina of the eye 100 to be examined.
[0016]
For example, the second adjustment optical unit 70 performs alignment adjustment in the X and Y directions, and includes an alignment light source unit, a lens, and a beam splitter.
The target optical unit 90 includes, for example, a landscape chart of the eye 100 to be examined, an optical path for projecting a target for fixation or clouding, and includes a light source unit (for example, a lamp), a fixation target 92, A relay lens is provided. The fixation target 92 can be irradiated to the fundus with the light flux from the light source unit, and the image to be examined 100 is observed.
[0017]
Although the above-described optical system has been described mainly as a single path with a thin incident light beam, the present invention can also be applied to an eye-specific measuring device as a double path with a large incident light beam. At this time, the optical system is arranged in a double-pass configuration, but the measurement / calculation processing by the calculation unit is the same.
[0018]
(Conjugate relationship)
The fundus of the eye 100 to be measured, the fixation target 92 of the target optical unit 90, the first light source unit 11, and the first light receiving unit 21 are conjugate. Further, the pupil (iris) of the eye 100 to be measured, the rotary prism 62, the conversion member (Hartmann plate) 22 of the first light receiving optical system, and the stop 12 on the measurement light incident side of the first illumination optical system 10 are conjugate. .
[0019]
2. Electrical System Configuration FIG. 2 is a configuration diagram of the electrical system of the ophthalmologic apparatus.
The configuration of the electrical system of the ophthalmologic apparatus includes a calculation unit 600, a control unit 610, an input unit 650, a display unit 700, a memory 800, a first drive unit 910, a second drive unit 911, and a third drive. A unit 912 and a fourth driving unit 913. The input unit 650 includes a pointing device for designating appropriate buttons, icons, positions, areas, and the like displayed on the display unit 700, a keyboard for inputting various data, and the like.
[0020]
The calculation unit 600 includes a wavefront measurement unit 601 and a determination unit 602. The wavefront measuring unit 601 performs wavefront aberration measurement a plurality of times for a predetermined period. The determination unit 602 determines the dry eye state by comparing temporal changes in the measurement results of a plurality of wavefront aberrations.
[0021]
The calculation unit 600 receives the first signal (4) from the first light receiving unit 21, the signal (7) from the anterior ocular segment observation unit 40, and the signal (10) from the first adjustment optical unit 50. Is done. The calculation unit 600 inputs the first signal (4) from the first light receiving unit 21 and the signal (7) from the anterior segment observation unit 40, and, for example, the optical characteristics of the eye 100 to be measured based on the tilt angle of the luminous flux. Ask for. The calculation unit 600 appropriately outputs signals or other signals / data corresponding to the calculation results to the control unit 610 that controls the electric drive system, the display unit 700, and the memory 800, respectively.
[0022]
The control unit 610 controls turning on and off of the first light source unit 11 and the second light source unit 31 and controls the first driving unit 910 to the fourth driving unit 913 based on a control signal from the calculation unit 600. Is for. For example, the control unit 610 outputs a signal (1) to the first light source unit 11 and a signal (5) to the second adjustment optical unit 70 based on a signal according to the calculation result in the calculation unit 600. Is output to the anterior segment illumination unit 30, and signals 8 and 9 are output to the first adjustment optical unit 50 to the target optical unit 90. The signal (11) is output, and further, the signal is output to the first driving unit 910 to the fourth driving unit 913.
[0023]
The first drive unit 910 outputs a signal (2) based on the signal (4) from the first light receiving unit 21 input to the calculation unit 600, and the variable cylinder lens of the first illumination optical system 10; The variable cylinder lens of the first light receiving optical system 20 is rotated by driving an appropriate lens moving means. This variable cylinder lens may be omitted.
[0024]
For example, the second drive unit 911 moves the first illumination optical system 10 and the first light reception optical system 20 in the optical axis direction based on the light reception signal (4) from the first light reception unit 21 input to the calculation unit 600. The moving unit 15 outputs the signal (3) to the moving unit 15 and drives the lens moving means of the moving unit 15. By moving the first light receiving optical system 20 in the optical axis direction, low-order aberrations can be compensated.
[0025]
For example, the third drive unit 912 moves the target optical unit 90 and outputs a signal (12) to an appropriate moving unit (not shown) and drives the moving unit. The fourth drive unit 913 rotates the rotary prism 62, outputs a signal (13) to an appropriate lens moving unit (not shown), and drives the lens moving unit.
[0026]
3. Measurement flowchart 3-1. Dry Eye Measurement Flowchart FIG. 3 shows a dry eye measurement flowchart.
When the subject comes to the measurement position and measurement is started, the ophthalmologic measurement apparatus is aligned at a position where the eye can be measured (S101). This alignment may be manual or automatic. Next, the computing unit 600 performs initial setting of the apparatus by the wavefront measuring unit 601 (S103). For example, the wavefront measuring unit 601 sets the measurement interval to 1 second and the measurement time to 40 seconds. The input unit 650 or the calculation unit 600 triggers to start measurement (S105). The trigger can be set in advance, for example, the operation of the measurement start button by the operator, the measurement of the blink after the measurement start button, and the measurement start at the timing. According to the trigger, the wavefront measuring unit 601 measures wavefront aberration (S107). Here, the calculation unit 600 repeats the measurement of the wavefront aberration until the measurement end time is reached by the wavefront measurement unit 601 (S109). If blinking occurs before the measurement end time is reached, the measurement ends at that point. The calculation unit 600 ends the measurement when the measurement end time is reached (S111).
[0027]
Next, the determination unit 602 of the calculation unit 600 analyzes a breakup state, which is one index for determining the dry eye state (S113). This detailed process will be described later. The determination unit 602 obtains values such as a breakup time (start time), a breakup speed, a breakup amount, and a breakup rate based on the breakup state, outputs them to the display unit 700, and stores them in the memory 800 (S115). ). Next, the determination unit 602 performs automatic diagnosis on dry eye based on the obtained values relating to breakup, outputs the dry eye to the display unit 700, and stores it in the memory 800 (S117). For this automatic diagnosis of dry eye, for example, according to a predetermined setting, (1) the break-up start point is early, (2) the break-up rate is high, or (3) both are judged and (1 ) To (3) can be made dry eye if they exceed a certain boundary. Thus, the process ends. During this measurement, it is possible to take into consideration that eye irritation is suppressed by eye drop anesthesia and the like, and blinking is not caused.
[0028]
3-2. Breakup State Analysis FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining a breakup (division point).
In this figure, the horizontal axis represents the number of measurements, and the vertical axis represents the RMS of higher-order aberrations. In the figure, the dividing point is the starting point of the tear film breakup. The left side of the dividing point is set to a steady state of tears, and the slope of the regression line at this time is set to a steady state (an inclination of 0 is ideal). On the other hand, the right side of the dividing point is in a break-up state. For example, the slope of the regression line in this region can be used as the breakup rate.
[0029]
FIG. 5 shows an analysis flowchart for obtaining a breakup. Here, the determination unit 602 of the calculation unit 600 can obtain a breakup as shown in FIG. 4 by approximating the measurement data to two straight lines.
[0030]
When the process is started, for example, the determination unit 602 sets the data to x i and y i and sets the total number of data to N (S201). The determination unit 602 draws a regression line on the entire data (S203). For example, the determination unit 602 draws a straight line parallel to the regression line including the data points, which is the bottom (or a predetermined number from the bottom). Here, the determination unit 602 sets the data point targeted at this time as the division point A, and sets the coordinates in the graph as (ax, ay) (S205). Further, the determination unit 602 draws regression lines on the left and right sides with the dividing point as a boundary, RL (x) and RR (x) are the regression lines, SL and SR are the slopes, and BL is the intercept. It is set as BR (S207). The determination unit 602 calculates a square error between the regression line and the measurement point (S209). For example, the determination unit 602 can calculate the square errors ResL and ResR with the left and right regression lines, respectively, as in the following equations.
ResL = Σ (yi−RL (xi)) 2 ({i | i of data point on the left side of ax)}
ResR = Σ (yi−RR (xi)) 2 ({i | i of data point on the right side of ax)}
[0031]
When the calculated ResL and / or ResR exceeds a predetermined value (S211), the determination unit 602 displays on the display unit 700 that automatic analysis is impossible (S213), and performs processing. finish. On the other hand, when ResL and / or ResR are equal to or less than a specified value (S211), and further, when the angle difference between SRs between SL is a predetermined value (for example, 2 degrees) or less (S215), the determination unit 602 automatically The fact that the analysis is impossible is displayed on the display unit 700 (S217), and the process is terminated. On the other hand, when the angle difference between the SRs between SL exceeds a predetermined value (S215), the determination unit 602 obtains and displays each value related to the breakup, with the time at the dividing point as the breakup start time and SR as the breakup speed. The data is displayed on the unit 700 and stored in the memory 800 (S219). Furthermore, the operator may finally confirm visually on the display unit 700, and the dividing point may be moved by the input unit 650.
[0032]
Next, FIG. 6 shows another analysis flowchart for obtaining a breakup. Here, the determination unit 602 approximates the measurement data to the function f (x).
[0033]
When the process is started, the determination unit 602 selects the function F (x, pj) defined in the range to be fitted (S251). Note that x is a horizontal axis of the graph, and pj is a parameter (a plurality may be obtained) obtained by optimization. Next, the determination unit 602 obtains a parameter pj that minimizes the square error between this function and the actual measurement value by a generally known attenuation least square method (nonlinear optimization method) (S253). Next, the determination unit 602 obtains values related to the breakup such as the breakup start time and the breakup speed according to the function f (x) determined by the obtained parameters (S255). These values can be determined as appropriate according to the form of f (x). Thus, the process ends.
As an example of the function form, there is a broken line as shown in the following equation.
[0034]
[Expression 1]
Figure 0004237533
[0035]
Here, the parameters determined by the optimization are k 1 , k 2 , a, and b. Each initial value may be appropriate or determined by the method used in the above algorithm. This functional form, break-up start time to a, breakup rate adopts the optimized value of k 2.
Also, when no output is obtained by the above algorithm, k 1 , k 2 , a, b are obtained from the final fitting and used as initial values of this algorithm, and the result of Equation 1 is output. There is also.
[0036]
3-3. Ophthalmic Measurement for Analyzing Dry Eye with Blink as Trigger Next, ophthalmic measurement for analyzing dry eye with blink as a trigger will be described.
Steps S101 and S103 are as described above. In step S <b> 105, the subject is in an easy state and instructions are given to make blinking natural, and the measurement start button of the input unit 650 is pressed. Next, in steps S <b> 107 and S <b> 109, the calculation unit 600 starts Hartmann's continuous measurement (1 second interval) by the wavefront measurement unit 601. Further, here, the wavefront measuring unit 601 starts continuous measurement (1 second interval) of the anterior eye part, obtains a histogram regarding the brightness and darkness every time, and determines blinking from this.
[0037]
FIG. 7 shows a flowchart for determining blinking. FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams of histograms when the blinking is not occurring and during the blinking, respectively. 8 and 9, (a) is an anterior ocular segment image, and (b) is a histogram.
[0038]
When the blink determination flowchart is started, the determination unit 602 of the calculation unit 600 calculates a histogram of the acquired anterior ocular segment image (S301). The determination unit 602 compares the histogram peaks with a predetermined number (eg, 150) (S303). Here, when the peak is larger than the predetermined number, it is determined that blinking is occurring (see FIG. 9), while when it is small, it can be determined that blinking is not occurring (see FIG. 8).
[0039]
Next, returning to the main flow, for example, the subject is instructed to bear the blink after blinking once. Judging unit 602, the end time of the last blink when the t 0, after a lapse of a predetermined time from t 0, and terminates the measurement of the Hartmann and anterior segment.
[0040]
Thereafter, in the process step S113 and later, the determination unit 602 of the arithmetic unit 600 uses the image after the t 0, in the same manner as described above, analyzed in the preceding algorithm, such as break-up start time and speed Find each value for breakup.
[0041]
FIG. 10 shows an example of breakup measurement.
This figure is the result of measuring the break-up state for a plurality of subjects using the ophthalmologic apparatus of the present embodiment. As shown in the figure, each value such as the breakup start time is obtained from the regression line.
[0042]
As the alignment during the measurement, for example, since the measurement is performed for about 40 seconds, the alignment is preferably auto alignment. Note that a measurer may have a mechanism for manually aligning the alignment. Furthermore, it is possible to measure the degree of eye fatigue by measuring the number of blinks or by measuring whether the tear film is recovered by blinking but still has a dry part.
[0043]
3-4. Binocular Simultaneous Measurement Example FIG. 13 shows a configuration diagram of an ophthalmic system for simultaneous binocular measurement. This ophthalmic system includes the optical systems 1a and 1b of FIG. 1 for both eyes 100a and 100b, which can be independently adjusted, and alignment with both eyes of a subject is possible. And until now, only one eye has been measured, but it is also possible to measure both eyes simultaneously by using two of the same devices. Even in single-eye measurement, both eyes must be open, and one eye cannot be measured for a while after the single-eye measurement. In this case, there is an advantage that both eyes can be measured reliably.
[0044]
4). Zernike analysis and RMS
Next, Zernike analysis will be described. A method for calculating the Zernike coefficients c i 2j-i from a generally known Zernike polynomial will be described. The Zernike coefficient c i 2j−i is an important parameter for grasping the optical characteristics of the eye 100 to be inspected based on, for example, the tilt angle of the light beam obtained by the first light receiving unit 21 via the Hartmann plate 22.
The wavefront aberration W (X, Y) of the eye 100 to be examined is expressed by the following equation using the Zernike coefficient c i 2j−i and the Zernike polynomial Z i 2j−i .
[0045]
[Expression 2]
Figure 0004237533
However, (X, Y) are the vertical and horizontal coordinates of the Hartmann plate 22.
[0046]
The wavefront aberration W (X, Y) is received by the first light receiving unit 21 with the vertical and horizontal coordinates of the first light receiving unit 21 being (x, y), the distance between the Hartmann plate 22 and the first light receiving unit 21 being f. If the moving distance of the point image is (Δx, Δy), the following relationship is established.
[0047]
[Equation 3]
Figure 0004237533
[0048]
Here, the Zernike polynomial Z i 2j−i is expressed by the following equations 4 and 5. Specifically, FIG. 11 shows a Zernike polynomial of (r, t) coordinates, and FIG. 12 shows a Zernike polynomial of (x, y) coordinates.
[0049]
[Expression 4]
Figure 0004237533
[0050]
[Equation 5]
Figure 0004237533
[0051]
The Zernike coefficient c i 2j−i can be obtained as a specific value by minimizing the square error expressed by the following Equation 6.
[0052]
[Formula 6]
Figure 0004237533
[0053]
Where W (X, Y): wavefront aberration, (X, Y): Hartmann plate coordinates, (Δx, Δy): movement distance of the point image received by the first light receiving unit 21, f: Hartmann plate 22 And the distance between the first light receiving unit 21 and the first light receiving unit 21.
[0054]
The calculation unit 600 calculates Zernike coefficients c i 2j−i and uses them to obtain eye optical characteristics such as spherical aberration, coma aberration, and astigmatism. In addition, the calculation unit 600 calculates the aberration amount RMS i 2j−i using the Zernike coefficient c i 2j−i according to the following equation.
[0055]
[Expression 7]
Figure 0004237533
[0056]
5. Analysis of Breakup State Using Higher Order Aberration The ophthalmologic apparatus according to the present embodiment can analyze the breakup state using higher order aberrations of the fifth order or higher.
When the fifth-order or higher-order aberration is used as described above, the first conversion member 22 converts a part of the reflected light beam reflected from the retina of the eye to be examined, and at least substantially 21 of the reflected light beam. A lens having a short focal point or a high-density lens part to be converted into a beam is used. The wavefront measuring unit 601 also includes an aberration of the eye to be inspected that includes at least a fifth-order or higher order aberration from a light reception signal of the first light receiving unit 21 a plurality of times after the start time after the eye has blinked and for a predetermined period thereafter. Find the ingredients. The determination unit 602 determines the dry eye state by comparing temporal changes in the fifth and higher order aberrations from the measurement result of the wavefront measurement unit 601.
The breakup state analysis process is the same as that described in the above-described flowcharts and the description thereof. However, the process for setting the use of the fifth or higher order aberration is executed at an appropriate timing. For example, in step S103 of FIG. 3, this process can be executed by setting predetermined in the input unit 650 or the memory 800. Furthermore, a plurality of the above-described breakup measurement examples and breakup measurement examples using a predetermined higher-order aberration can be executed and displayed on the display unit 700.
FIG. 14 is a diagram illustrating a breakup measurement example.
FIG. 14A shows a measurement example using third-order and fourth-order aberrations, and FIG. 14B shows a measurement example using fifth-order and sixth-order aberrations. As shown in the figure, the temporal change of the wavefront aberration may be more significantly affected by the fifth and higher order aberrations than the fourth and lower order aberrations. In such a case, a breakup (division point) can be obtained more clearly by using higher-order aberrations.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, an ophthalmic measuring apparatus that can be effectively used in clinical practice of dry eye is provided by utilizing the fact that wavefront aberration increases as the tear film dries up as described above. be able to. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an ophthalmologic measurement apparatus that can consider eye fatigue by counting blinks.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of an ophthalmologic apparatus.
FIG. 2 is a configuration diagram of an electrical system of the ophthalmologic apparatus.
FIG. 3 is a measurement flowchart of dry eye.
FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining a breakup (division point).
FIG. 5 is an analysis flowchart for obtaining a breakup.
FIG. 6 is another analysis flowchart for obtaining a breakup.
FIG. 7 is a flowchart for determining blinking.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a histogram when there is no blink.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a histogram during blinking.
FIG. 10 is a measurement example of breakup.
FIG. 11 is a diagram of a Zernike polynomial in (r, t) coordinates.
FIG. 12 is a diagram of a Zernike polynomial in (x, y) coordinates.
FIG. 13 is a block diagram of an ophthalmic system for simultaneous binocular measurement.
FIG. 14 is a diagram showing a measurement example of breakup.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st illumination optical system 11 1st light source part 20 1st light reception optical system 21 1st light reception part 30 Anterior eye part observation part 40 Anterior eye part illumination part 50 1st adjustment optical part 70 2nd adjustment optical part 90 Target optics Unit 600 arithmetic unit 601 wavefront measurement unit 602 determination unit 610 control unit 650 input unit 700 display unit 800 memory

Claims (15)

被検眼眼底に測定光束を入射する照明光学系と、
被検眼眼底からの反射光を受光する受光光学系と、
上記受光光学系で受光した受光反射光を電気信号に変換する受光部と、
所定期間、複数回の波面収差の測定を行う波面測定部と、
複数回の波面収差の測定結果の時間的変化に基づきドライアイの状態を判断する判定部と、
を備えた眼科装置。
An illumination optical system that makes the measurement light beam incident on the fundus of the eye to be examined;
A light receiving optical system that receives reflected light from the fundus of the eye to be examined; and
A light receiving unit that converts received light reflected by the light receiving optical system into an electrical signal;
A wavefront measurement unit for measuring a plurality of wavefront aberrations for a predetermined period of time;
A determination unit that determines the state of the dry eye based on a temporal change in the measurement result of the wavefront aberration of a plurality of times;
Ophthalmic device equipped with.
請求項1に記載の眼科装置において、
上記照明光学系は、第1波長の光束を発する光源部からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、
上記受光光学系は、被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、該反射光束を少なくとも実質的に17本のビームに変換する長焦点又は高感度のレンズ部を有する第1変換部材を介して受光部で受光することを特徴とする眼科装置。
The ophthalmic device according to claim 1,
The illumination optical system illuminates a minute area on the eye retina with a light beam from a light source unit that emits a light beam of a first wavelength,
The light receiving optical system includes a first lens portion having a long focal point or a high sensitivity that converts a part of a reflected light beam reflected and returned from the retina of the eye to be examined into at least substantially 17 beams. An ophthalmologic apparatus characterized by receiving light at a light receiving portion through a conversion member.
請求項1に記載の眼科装置において、上記判定部は、測定結果にフィットする関数を定めて、ドライアイの状態を判断するためのブレークアップに関する値を求めることを特徴とする眼科装置。  The ophthalmologic apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines a function that fits a measurement result and obtains a value related to a breakup for determining a dry eye state. 請求項に記載の眼科装置において、上記ブレークアップに関する値は、ブレークアップ開始時間、ブレークアップ速度、ブレークアップ量、ブレークアップ率のいずれかひとつ又は複数を含むことを特徴とする眼科装置。4. The ophthalmologic apparatus according to claim 3 , wherein the break-related value includes one or more of a breakup start time, a breakup speed, a breakup amount, and a breakup rate. 請求項1に記載の眼科装置において、
上記判定部は、さらに瞬きを検出し、
上記波面測定部は、上記判定部が検出した瞬きから所定時間後に波面収差の測定を行うこと
を特徴とする眼科装置。
The ophthalmic device according to claim 1,
The determination unit further detects blinks,
The ophthalmologic apparatus, wherein the wavefront measurement unit measures wavefront aberration after a predetermined time from the blink detected by the determination unit.
請求項に記載の眼科装置において、上記判定部は、前眼部像に基づき瞬きを検出することを特徴とする眼科装置。The ophthalmologic apparatus according to claim 5 , wherein the determination unit detects blinking based on an anterior ocular segment image. 請求項1に記載の眼科装置において、両眼同時に波面収差測定を行うことを特徴とする眼科装置。  The ophthalmic apparatus according to claim 1, wherein wavefront aberration measurement is performed simultaneously for both eyes. 被検眼眼底に測定光束を入射する照明光学系と、
被検眼眼底からの反射光を多数の光束に変換する変換部材を介して受光する受光光学系と、
上記受光光学系で受光した受光反射光を電気信号に変換する受光部と、
被検眼が瞬きした後の開始時点と、その後の所定期間、複数回の上記受光部の受光信号から少なくとも5次以上の高次収差を含む被検眼の収差成分を求める波面測定部と、
上記波面測定部の測定結果から5次以上の高次収差の時間的変化に基づきドライアイの状態を判断する判定部と
を備えた眼科装置。
An illumination optical system that makes the measurement light beam incident on the fundus of the eye to be examined;
A light receiving optical system that receives light through a conversion member that converts reflected light from the fundus of the eye to be examined into a number of light beams;
A light receiving unit that converts received light reflected by the light receiving optical system into an electrical signal;
A wavefront measuring unit for obtaining an aberration component of the subject eye including at least a fifth-order or higher order aberration from a light reception signal of the light receiving unit a plurality of times after a start time after the eye blinks; and a predetermined period thereafter;
An ophthalmologic apparatus comprising: a determination unit that determines a dry eye state based on a temporal change of a fifth-order or higher order aberration from a measurement result of the wavefront measurement unit.
請求項に記載の眼科装置において、
上記照明光学系は、第1波長の光束を発する光源部からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、
上記受光光学系は、被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、該反射光束を少なくとも実質的に21本のビームに変換する、瞳上での空間分解能が高いレンズ部を有する第1変換部材を介して受光部で受光すること
を特徴とする眼科装置。
The ophthalmic device according to claim 8 .
The illumination optical system illuminates a minute area on the eye retina with a light beam from a light source unit that emits a light beam of a first wavelength,
The light receiving optical system includes a lens unit having a high spatial resolution on the pupil, which converts a part of the reflected light beam reflected and returned from the retina of the eye to be examined into at least substantially 21 beams. An ophthalmologic apparatus, wherein the light receiving unit receives light through a first conversion member.
請求項に記載の眼科装置において、上記判定部が判定するドライアイの状態は、ブレークアップ状況を含むことを特徴とする眼科装置。The ophthalmologic apparatus according to claim 8 , wherein the dry eye state determined by the determination unit includes a breakup situation. 請求項に記載の眼科装置において、上記判定部は、測定結果にフィットする関数を定めて、ドライアイの状態を判断するためのブレークアップに関する値を求めることを特徴とする眼科装置。The ophthalmologic apparatus according to claim 8 , wherein the determination unit determines a function that fits a measurement result and obtains a value related to a breakup for determining a dry eye state. 請求項11に記載の眼科装置において、上記ブレークアップに関する値は、ブレークアップ開始時間、ブレークアップ速度、ブレークアップ量、ブレークアップ率のいずれかひとつ又は複数を含むことを特徴とする眼科装置。12. The ophthalmologic apparatus according to claim 11 , wherein the value relating to the breakup includes one or more of a breakup start time, a breakup speed, a breakup amount, and a breakup rate. 請求項に記載の眼科装置において、
上記判定部は、さらに瞬きを検出し、
上記波面測定部は、上記判定部が検出した瞬きから所定時間後に波面収差の測定を行うこと
を特徴とする眼科装置。
The ophthalmic device according to claim 8 .
The determination unit further detects blinks,
The ophthalmologic apparatus, wherein the wavefront measurement unit measures wavefront aberration after a predetermined time from the blink detected by the determination unit.
請求項13に記載の眼科装置において、上記判定部は、前眼部像に基づき瞬きを検出することを特徴とする眼科装置。The ophthalmologic apparatus according to claim 13 , wherein the determination unit detects blinking based on an anterior ocular segment image. 請求項に記載の眼科装置において、両眼同時に波面収差測定を行うことを特徴とする眼科装置。The ophthalmologic apparatus according to claim 8 , wherein wavefront aberration measurement is performed simultaneously on both eyes.
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