JP2001212083A - Analytical method of platide ring pattern with high resolution - Google Patents
Analytical method of platide ring pattern with high resolutionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は角膜形状解析装置におい
て、高解像度で解析を行う方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for performing high-resolution analysis on a corneal shape analyzer.
【0002】[0002]
【従来技術】同心円状リングパターンの角膜への投影に
よる角膜画像撮影と解析は一般的な角膜形状解析手法で
ある。通常20〜40本程度の同心円状リングパターン
を投影し、解析ではその画像から各リング1本1本を分
離抽出し、その位置関係を解析することによって角膜の
任意の位置における、角膜の曲率半径またはディオプタ
値を色に対応させてカラーマップとして表示させる。そ
の解像度、つまりカラーマップされる位置計算の分解能
は、角膜表面に投影されるリング本数によって決められ
る。従って解像度をあげるためには、リング間隔を狭く
することになる。従来技術では、そのリング間隔を、解
析時に各リング位置を分離・解析可能な細かさで設定し
て投影・解析を行った。パターンの投影方式には角膜か
ら比較的離れた位置からパターンを投影するプラチド板
方式と、角膜に近接させてパターンを内含したコーンに
よって投影するコーン方式が知られている。コーン方式
ではリング間隔が非常に狭くなっており、また角膜曲率
の小さい眼球に対しては、さらにリング間隔が密になり
やすい性質のものである。2. Description of the Related Art Corneal image capturing and analysis by projecting a concentric ring pattern onto the cornea is a general corneal shape analysis technique. Normally, about 20 to 40 concentric ring patterns are projected, and in analysis, each ring is separated and extracted from the image, and the positional relationship is analyzed to determine the radius of curvature of the cornea at an arbitrary position of the cornea. Alternatively, the diopter value is displayed as a color map corresponding to the color. The resolution, that is, the resolution of the color-mapped position calculation, is determined by the number of rings projected onto the corneal surface. Therefore, in order to increase the resolution, the ring interval is reduced. In the prior art, the projection and analysis are performed by setting the ring interval at a fine granularity at which each ring position can be separated and analyzed at the time of analysis. As a pattern projection method, a placid plate method in which a pattern is projected from a position relatively far from the cornea, and a cone method in which a pattern is projected close to the cornea with a cone including the pattern are known. In the cone method, the ring interval is very narrow, and the eye interval with a small corneal curvature is such that the ring interval is more likely to be dense.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】プラチド板方式・コー
ン方式ともに、角膜表面上の微小領域に対する同心円状
リングパターンの投影であるため、リング本数を増やし
て解像度を上げようとすると、近接リングが見かけ上交
差または癒着して各々を分離することが困難になってし
まう。これは観察系におけるCCDカメラの分解能に依
存するもので、各リングを分離特定することが困難にな
ってしまうためである。CCDカメラの受光面を構成す
るセルサイズに対して、リング間隔が相対的に小さくな
ってしまうことに起因する。これらの方式では、その原
理上、角膜曲率半径の小さい眼球に対しては、各リング
の分離の困難さはより顕著となる。In both the Placid plate method and the cone method, the projection of a concentric ring pattern onto a minute area on the corneal surface results in an apparent proximity ring when the number of rings is increased to increase the resolution. It becomes difficult to separate each other by crossing over or coalescing. This depends on the resolution of the CCD camera in the observation system, and it is difficult to separate and specify each ring. This is because the ring interval is relatively small with respect to the cell size constituting the light receiving surface of the CCD camera. In these systems, in principle, the difficulty of separating each ring becomes more remarkable for an eyeball having a small corneal curvature radius.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】これらの問題を解決し、
なお高解像度でカラーマップを作成するために、本発明
では、従来使われていた同心円状の連続パターンの投影
に代わって、同心円状の不連続パターンを投影する。図
1にその不連続パターンを示す。横方向に平行で不連続
なパターンが設定され、その不連続間隔は前後の不連続
位置に対して補完する位置にある。このパターンでは各
リング位置の軌跡は不連続であり、また任意のリングパ
ターンの内側または外側にある近接リング位置までの距
離は連続パターンに比べて2倍となり、半分の解像度に
なるが、経線方向にフーリエ変換処理をすることによっ
て不連続部分の復元を行い、連続パターンである場合と
同一の解像度を得る。また上述のように距離が2倍にな
っているために、従来型同心円状連続パターンの投影に
よる分離解析可能な最小パターンを基準にすることによ
って、近接リングの癒着は発生しない。これは角膜の曲
率半径の変化が経線方向においては緩やかな変化をして
いる性質を利用している。SUMMARY OF THE INVENTION To solve these problems,
In order to create a color map with high resolution, the present invention projects a concentric discontinuous pattern instead of the conventionally used concentric continuous pattern. FIG. 1 shows the discontinuous pattern. A discontinuous pattern that is parallel to the horizontal direction is set, and the discontinuous interval is at a position that complements the preceding and following discontinuous positions. In this pattern, the trajectory of each ring position is discontinuous, and the distance to an adjacent ring position inside or outside an arbitrary ring pattern is twice as large as that of a continuous pattern, and the resolution is half that in the meridian direction. The non-continuous portion is restored by performing a Fourier transform process on, and the same resolution as in the case of a continuous pattern is obtained. In addition, since the distance is doubled as described above, the adhesion of the proximity ring does not occur by using the minimum pattern that can be separated and analyzed by projecting the conventional concentric continuous pattern as a reference. This utilizes the property that the radius of curvature of the cornea changes slowly in the meridian direction.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】パターンを投影する光学系と観察
する光学系は図4に示すように配置されている。角膜
(C)の前に位置づけられたコーン(01)はその背面
に置かれた蛍光管(02)によって内側から照明され、
内含されたフィルムを通して角膜にそのフィルム上のパ
ターンを投影する。LED(06)の光は、レンズ(0
5)によってハーフミラー(04)に反射され、さらに
レンズ(03)によってコーン(01)の中心に開けら
れた穴を通じて角膜(C)に投影され、観察時の固視灯
となる。角膜(01)に投影されたパターンはレンズ
(03)、ハーフミラー(04)を経てレンズ(07)
で焦点調整された上で、CCD(08)によって画像と
認識され、その後段に位置づけられているコンピュータ
ーによって画像処理されて、角膜曲率半径を求める。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical system for projecting a pattern and an optical system for observing the pattern are arranged as shown in FIG. The cone (01) located in front of the cornea (C) is illuminated from inside by a fluorescent tube (02) placed on its back,
The pattern on the film is projected onto the cornea through the included film. The light of the LED (06) is
The light is reflected by the half mirror (04) by 5), and further projected on the cornea (C) through a hole formed in the center of the cone (01) by the lens (03), thereby forming a fixation lamp for observation. The pattern projected on the cornea (01) passes through the lens (03), the half mirror (04), and the lens (07).
After the focus adjustment, the image is recognized by the CCD (08), and the image is processed by a computer positioned at the subsequent stage to obtain a corneal curvature radius.
【0006】角膜表面に投影するパターンは図1のよう
な不連続線分が周期的に規則正しく配置されたものであ
る。横方向に引かれた不連続線は、角膜に投影される
と、角膜頂点を中心とする、不連続な同心円状リングパ
ターンとなる。The pattern projected onto the corneal surface is one in which discontinuous line segments as shown in FIG. 1 are periodically arranged regularly. When the discontinuous line drawn in the lateral direction is projected onto the cornea, it forms a discontinuous concentric ring pattern centered on the corneal vertex.
【0007】図1の不連続パターンを投影するには、図
2に示すような円錐状のコーンを用いる。コーン内は中
空で、透明樹脂による円錐状の筒になっている。内側の
壁面にパターンを印刷した透明フィルムが貼り付けられ
ている。または内側の壁面に不連続パターンを直接切削
し、塗装を施すことによってパターンを配置する。角膜
上への投影には、コーンの先端部分を角膜表面に近接さ
せ、リング壁面は厚みのある透明樹脂で成型されている
ため、コーンの外壁に光を反射する塗装を施すことによ
って、コーン背面からの蛍光管(02)による照明光
は、その樹脂内で散乱し、内側に貼り付けられた、また
は切削されたパターンによって光が一部遮られること
で、同心円状に不連続なパターンを角膜に投影する。To project the discontinuous pattern of FIG. 1, a conical cone as shown in FIG. 2 is used. The inside of the cone is hollow and is a conical cylinder made of transparent resin. A transparent film with a printed pattern is attached to the inner wall. Alternatively, the pattern is arranged by directly cutting the discontinuous pattern on the inner wall surface and applying a coating. For projection onto the cornea, the tip of the cone is brought close to the corneal surface, and the ring wall surface is molded of thick transparent resin. Illumination light from the fluorescent tube (02) is scattered within the resin and partially blocked by a pattern attached or cut inside, thereby forming a concentric discontinuous pattern in the cornea. Projected onto
【0008】正しく観察するためには、角膜頂点を中心
とする同心円状に不連続パターンを投影させる必要があ
るため、点光源(06)をレンズ(05)、ハーフミラ
ー(04)、レンズ(03)によって固視灯として照射
させ、その輝点を固視させる。観察される画像上では同
心円状の不連続パターンの中心に輝点として観察され
る。In order to observe correctly, it is necessary to project a discontinuous pattern concentrically around the apex of the cornea. Therefore, the point light source (06) is replaced by a lens (05), a half mirror (04), and a lens (03). ) To irradiate as a fixation lamp to fixate its bright spot. On the observed image, a bright spot is observed at the center of the concentric discontinuous pattern.
【0009】角膜に投影された同心円状の不連続パター
ンは、レンズ(02)、ハーフミラー(07)を経て、
レンズ(07)によって焦点調節されてCCDカメラ
(08)に集光され、図3に示すような画像として観察
される。The concentric discontinuous pattern projected on the cornea passes through a lens (02) and a half mirror (07),
The focus is adjusted by the lens (07), collected by the CCD camera (08), and observed as an image as shown in FIG.
【0010】画像解析では、この画像をデジタル化した
後、各同心円状の不連続パターンの位置を特定すること
で、角膜上の細分化された領域での曲率半径を計算す
る。この計算では、キャリブレーション時の基準位置か
らの変位量として得られる。図3からも分かるように、
この実施例では、30度ごとにリングパターンが不連続
となっているため、各々の不連続リング位置に該当する
リング位置を、近接する不連続はパターンから計算によ
って求める必要がある。そのため、得られた画像を一旦
曲座標空間に展開し、中心からの距離方向に対してフー
リエ変換する。角膜形状に応じてリングパターンの間隔
はわずかに変位するものの、その変化量は微少であるた
め、フーリエ変換後の周波数空間においてピーク位置を
呈するのは、各リング位置に相当する周波数位置と、投
影画像全体に分布する背景輝度による0周波をピークと
するものの2つに分けられる。そこで、リング位置に相
当する周波数の2分の1位置に相当する部分に新たにピ
ーク位置を設定し、逆フーリエ変換することによって実
空間に画像を再転換すると、図5に示すような、同心円
状連続パターンを再構築することができる。また再構築
の際には、観察系と同じ解像度を持つ空間に戻す必要は
なく、より解像度の高い空間で再構築することが可能で
ある。これによってCCDセルに対して相対的に大きく
なってしまったリング認識位置の解像度を高く求めなお
すことが可能になる。In the image analysis, after this image is digitized, the radius of curvature in a subdivided area on the cornea is calculated by specifying the position of each concentric discontinuous pattern. In this calculation, it is obtained as the amount of displacement from the reference position at the time of calibration. As can be seen from FIG.
In this embodiment, since the ring pattern is discontinuous every 30 degrees, a ring position corresponding to each discontinuous ring position needs to be obtained from the pattern by calculation of the adjacent discontinuity. Therefore, the obtained image is temporarily expanded in the music coordinate space, and Fourier-transformed in the distance direction from the center. Although the interval between the ring patterns is slightly displaced according to the corneal shape, the amount of the change is small, so that the peak position in the frequency space after the Fourier transform exhibits the frequency position corresponding to each ring position and the projection It is divided into two types, one having a peak at 0 frequency due to the background luminance distributed over the entire image. Therefore, when a new peak position is set at a portion corresponding to a half position of the frequency corresponding to the ring position, and the image is reconverted to the real space by performing an inverse Fourier transform, a concentric circle as shown in FIG. The continuous pattern can be reconstructed. Further, at the time of reconstruction, it is not necessary to return to a space having the same resolution as the observation system, and it is possible to perform reconstruction in a space with a higher resolution. This makes it possible to obtain a higher resolution of the ring recognition position, which has become relatively large with respect to the CCD cell.
【0011】なおこの実施例中の図1で示す不連続パタ
ーンの、横方向の不連続パターンの間隔は等間隔である
必要はないが、前後の近接する不連続パターンの不連続
位置を補完するものであり、経線方向に観た場合には、
真球面に対してはほぼ等間隔に並ぶものである。またコ
ーン内面の形状は角膜に投影した場合にほぼ等間隔の同
心円状に反射するように調整されている。またこれらの
間隔は、その光学系の倍率に応じて適宜最良なものを選
択することが可能である。In this embodiment, the intervals between the discontinuous patterns in the horizontal direction of the discontinuous patterns shown in FIG. 1 need not be equal, but complement the discontinuous positions of adjacent discontinuous patterns before and after. When viewed in the meridian direction,
They are arranged at substantially equal intervals with respect to a true spherical surface. The shape of the inner surface of the cone is adjusted so as to reflect concentrically at substantially equal intervals when projected onto the cornea. The best interval can be selected as appropriate according to the magnification of the optical system.
【0012】[0012]
【発明の効果】本手法によって、不連続パターンの投影
であったとしても、再構築画像は連続パターンの投影と
同種のものが得られる。しかし、不連続パターンの投影
では、各経線方向での近接リング位置は、連続パターン
投影の場合に比べて2倍になっているため、再構築前の
画像中で、リング位置を特定することが容易であると言
える。これはリング間隔が広くなることによって、近接
リングの癒着がなくなるためである。しかし画像の再構
築によって2倍のリング密度として解析されるため、連
続パターンを使った場合に比べて相対的に角膜表面上
で、4倍の計測密度のデータとして観察される。According to the present method, even if a discontinuous pattern is projected, a reconstructed image of the same kind as that of the continuous pattern can be obtained. However, in the projection of the discontinuous pattern, the proximity ring position in each meridian direction is twice as large as that in the case of the continuous pattern projection, so that the ring position can be specified in the image before the reconstruction. It can be said that it is easy. This is because, by increasing the ring interval, adhesion of the adjacent ring is eliminated. However, since the image is analyzed as a double ring density by reconstructing an image, it is observed as data having a measurement density four times higher on the corneal surface than in the case where a continuous pattern is used.
【0013】[0013]
【図1】中空円錐部材の中空内面に固定する透明フィル
ム上、または内面を切削するパターン。FIG. 1 shows a pattern for cutting on or on a transparent film fixed to the hollow inner surface of a hollow conical member.
【図2】同心円光束を投影する中空円錐部材。FIG. 2 is a hollow conical member that projects concentric light beams.
【図3】模擬眼上に投影した反射光束。FIG. 3 is a reflected light beam projected on a simulated eye.
【図4】角膜形状測定装置の光学系概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of an optical system of a corneal shape measuring apparatus.
【図5】模擬眼上に投影したパターンから再構築した画
像。FIG. 5 is an image reconstructed from a pattern projected on a simulated eye.
C ...角膜 01...コーン 02...蛍光管 03...レンズ 04...ハーフミラー 05...レンズ 06...固視灯点光源 07...レンズ 08...CCDカメラ C. . . Cornea 01. . . Corn 02. . . Fluorescent tube 03. . . Lens 04. . . Half mirror 05. . . Lens 06. . . Fixation point light source 07. . . Lens 08. . . CCD camera
Claims (1)
部と遮光部を介して形成したパターン光束を被検眼の角
膜に投影する投影手段と、前記被検眼の前眼部および前
記投影手段による角膜からの反射光束を撮影する撮影手
段とを有する角膜形状測定装置において、前記角膜に投
影する前記パターン光束は同心円光束と、少なくとも1
組の隣り合う同心円上の光束は、円周上で照射部が規則
的に配列され、かつ経線方向で照射部と遮光部の配列を
有する光束とで構成される組合わせ光束であることを特
徴とする角膜形状測定装置の投影パターン。A projection unit configured to project a pattern light beam formed by a light source of a light source through an irradiation unit and a light shielding unit of a pattern light beam forming member onto a cornea of an eye to be inspected; A corneal shape measuring device having an imaging means for imaging a reflected light beam from the cornea, wherein the pattern light beam projected onto the cornea is a concentric light beam and at least one
The luminous flux on adjacent concentric circles of the set is a combined luminous flux composed of a luminous flux having an illuminated portion and a light-shielding portion arrayed in the meridian direction, in which irradiation portions are regularly arranged on the circumference. Is a projection pattern of the corneal shape measuring device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000067715A JP2001212083A (en) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | Analytical method of platide ring pattern with high resolution |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001212083A true JP2001212083A (en) | 2001-08-07 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2001212083A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005211631A (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Tomey Corporation | Timing to start measurement in ophthalmologic apparatus |
JP2005288176A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Nidek Co Ltd | Corneal shape analysis system |
-
2000
- 2000-02-04 JP JP2000067715A patent/JP2001212083A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005211631A (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Tomey Corporation | Timing to start measurement in ophthalmologic apparatus |
JP2005288176A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Nidek Co Ltd | Corneal shape analysis system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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