JP2016043143A - 角膜内皮細胞撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角膜中心から離れた周辺部の角膜内皮細胞を撮影する場合でも、良好な画像が得られる角膜内皮細胞撮影装置を提供する。
【解決手段】被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、被検眼の固視方向をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の固視標と、被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段とを備えた角膜内皮細胞撮影装置であって、被検眼の固視方向に対応して、前記装置本体の最適なＸＹ方向のアライメントのオフセット値を求める比率算出部１０４Ａ及びオフセット量算出部１０４Ｂを設けた。
【選択図】図１０

Description

この発明は、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。

従来から、被検眼の角膜にスリット光を照射して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置が知られている（特許文献１参照）。

かかる角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、その角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系とを備えている。

このような角膜内皮細胞撮影装置では、角膜の中心部位の他に、その中心部位の周辺の角膜内皮細胞を撮影することができるように、複数の内部固視標や外部固視標を設ける場合がある。

この場合、点灯する固視標を変えることによって被検眼の視線方向を変えてその周辺部の角膜内皮細胞を撮影していくことになる。

特開２０１２−２１７５１２号公報

しかしながら、角膜厚は角膜中心から周辺にいくほど厚くなっており、角膜中心位置における最適なアライメント位置と、角膜周辺における最適なアライメント位置とが異なる。このため、視線方向を変えて周辺部の角膜内皮細胞を撮影すると、良好な画像が得られないという問題があった。

この発明の目的は、角膜中心から離れた周辺部の角膜内皮細胞を撮影する場合でも、良好な画像が得られる角膜内皮細胞撮影装置を提供することにある。

請求項１の発明は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、被検眼の固視方向をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の固視標と、被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段とを備えた角膜内皮細胞撮影装置であって、
被検眼の固視方向に対応して、装置本体の最適なＸＹ方向のアライメントのオフセット量を求めるオフセット量算出手段を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、角膜中心から離れた周辺部の角膜内皮細胞を撮影する場合でも良好な画像が得られる。

この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観図を示した斜視図である。 図１に示す表示部の位置を変えた場合を示した説明図である。 図２に示す角膜内皮細胞撮影装置を逆方向からみた斜視図である。 図１に示す角膜内皮細胞撮影装置の装置本体の前面を示した説明図である。 この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の光学系を示した光学配置図である。 アライメント指標投影光学系と内部固視標投影光学系の光学部材の配置を示した光学配置図である。 角膜のアライメント指標光束の反射状態を示した説明図である。 前眼部とアライメント指標光と円環状パターンとを示した説明図である。 被検眼に斜視等がある場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。 角膜におけるスリット光束の反射状態を示した説明図である。 角膜とラインセンサとの位置関係と、ラインセンサの受光量の強度分布を示した説明図である。 角膜内皮細胞撮影装置の制御系の構成を示したブロック図である。 角膜内皮細胞像とラインセンサの受光量との関係を示す説明図である。 モニタの表示画面に表示される角膜内皮像を示した説明図である。 角膜に対する各光学系の光軸とスリット光束の入射方向と反射方向とを示す説明図である。 斜め下方に大きく被検眼を固視させた場合の角膜に対する各光学系の光軸とスリット光束の入射方向と反射方向とを示す説明図である。 図１４に示す状態で装置本体をオフセットした場合の角膜に対する各光学系の光軸とスリット光束の入射方向と反射方向とを示す説明図である。 装置本体のオフセット前の角膜内皮細胞の撮影画像を示した説明図である。 ＣＣＤ上に設定したエリアの位置と各エリアの平均輝度を示した説明図である。 オフセットした後の角膜内皮細胞の撮影画像を示した説明図である。 オフセットした後の各エリアの平均輝度を示した説明図である。 実測した輝度勾配とオフセット量との関係を示した説明図である。 実測した輝度勾配とオフセット量との関係を示すグラフを表した説明図である。

以下、この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１ないし図３に示す角膜内皮細胞撮影装置１００は、基台３０１の上に設けられたベース部３０２と、このベース部３０２の上に設けられ装置本体３０３と、基台３０１の前部に取り付けられた支持部３０４の上部に設けた顎受部３０５と、支持部３０４に設けた保持部材３０６によって保持された額当部３０７と、装置本体３０３に設けた表示部３１０とを有している。

装置本体３０３は、ベース部３０２に対して前後方向（Ｚ方向）と、左右方向（Ｘ方向）と、上下方向（Ｙ方向）に移動可能に設けられている。

表示部３１０は、撮像した前眼部像や角膜内皮細胞像を表示したりするものであり、所望の位置へ手動またはモータ制御により自由に回転や移動させることができるようになっている。また、表示部３１０の画面にはタッチパネル３１２(図１０参照)が貼着されており、タッチパネル３１２をタッチすることにより、被検眼に対して装置本体３０３を前後方向（Ｚ方向）や上下方向（Ｙ方向）や左右方向（Ｘ方向）に移動させることができる他に、各種のモード設定や操作が行えるようになっている。

装置本体３０３内には、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置１００の光学系が配置されている。

装置本体３０３の前面には、図４に示すように、６個の外部固視標（固視標）である外部固視標光源３２１〜３２６と、被検眼の前眼部を照明する４つの前眼部照明光源１と、スリット光を被検眼の角膜に向けて照射するためのスリット光照射窓３４１と、角膜で反射したスリット光の反射光が入射する入射窓３４２と、被検眼の前眼部を観察するための観察窓３４３とが設けられている。

外部固視標光源３２１〜３２６や前眼部照明光源１は例えば発光ダイオードなどで構成されている。

外部固視標光源３２１〜３２６は、角膜の中心部位から大きく離れた部位の角膜内皮細胞を撮影する場合に発光させるものである。

角膜内皮細胞撮影装置１００の光学系は、図５に示すように、被検眼Ｅの前眼部を観察する前眼部観察光学系１０と、被検眼Ｅの角膜内皮細胞Ｓ２（図８参照）を照明する角膜内皮細胞照明光学系（スリット光照射光学系）２０と、角膜内皮細胞Ｓ２を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系３０とを備えている。

前眼部観察光学系１０には、Ｘ,Ｙアライメントを検出するためのアライメント指標を投影するアライメント指標投影光学系４０と、Ｘ,Ｙアライメントを検出するアライメント検出光学系５０と、固視標である内部固視標を投影する内部固視標投影光学系７０とが設けられている。

角膜内皮細胞撮影光学系３０には、合焦位置検出光学系（Ｚアライメント検出光学系）６０が設けられている。そして、アライメント指標投影光学系４０とアライメント検出光学系５０と合焦位置検出光学系６０とで被検眼Ｅに対する装置本体３０３のアライメントを検出するアライメント検出手段が構成される。
［前眼部観察光学系］
前眼部観察光学系１０は、ハーフミラー１１と、対物レンズ１２と、ハーフミラー１３と、絞り１４と、結像レンズ１５と、遮光板１６と、ＣＣＤ（受光素子）１７などとを有している。Ｏ１はその光軸である。
［アライメント指標投影光学系］
アライメント指標投影光学系４０は、図５Ａに示すように、発光ダイオードからなるアライメント指標光源（点光源）４１と、集光レンズ４２と、ハーフミラー４３と、投影レンズ４４と、ハーフミラー１１とを有している。なお、３４３Ｇは、観察窓３４３に設けた透明な観察窓ガラスである。

アライメント指標光源４１から射出されたアライメント指標光は、集光レンズ４２により集光されてハーフミラー４３で反射されて投影レンズ４４に達し、この投影レンズ４４により平行光束とされ、この平行光束がハーフミラー１１及び観察窓３４３（図１参照）の観察窓ガラス３４３Ｇ（図５Ａ参照）を介して被検眼Ｅの角膜Ｃ（図８参照）に導かれる。
［アライメント検出光学系］
アライメント検出光学系５０は、位置検出手段としての２次元ＰＳＤ（アライメント検出センサ：ポジションセンサ）５１を有し、前眼部観察光学系１０のハーフミラー１３と対物レンズ１２とハーフミラー１１などを共用して構成される。

アライメント検出センサ５１は、 対物レンズ１２に関して、図６に示すように角膜頂点Ｐと角膜曲率中心Ｑ３の略中間位置にアライメント指標光により形成された虚像Ｒと共役な位置に配置されている。アライメント指標光に基づく角膜反射光は、装置本体３０３の観察窓３４３に入射して対物レンズ１２に導かれる。この反射光は対物レンズ１２により集光され、この集光された光束の一部は、ハーフミラー１３によって反射され、アライメント検出センサ５１上に結像される。このとき、アライメント検出センサ５１上でのアライメント指標光の虚像Ｒの像Ｒ´(図示せず)による信号の検出位置によって、被検眼Ｅに対する装置本体３０３の左右（Ｘ方向）と上下（Ｙ方向）のズレ量が検出される。

ここで、アライメント指標光の像Ｒ´による信号が、アライメント検出センサ５１上の所定範囲内にある状態のとき、ＸＹアライメント完了状態とする。

前眼部照明光源１からの照明光は角膜Ｃにより反射され、ハーフミラー１１を透過して対物レンズ１２に導かれる。この対物レンズ１２を透過した光束の一部は、ハーフミラー１３を透過した後に結像レンズ１５によりＣＣＤ１７に結像される。ＣＣＤ１７により検出された信号は表示部３１０（図１０参照）に送られる。被検眼Ｅと角膜内皮細胞撮影装置１００とのアライメントが概ね合っているとき、アライメント指標光の虚像（輝点）Ｒによる像Ｒ″もＣＣＤ１７上に同時に形成されるので、図７に示すように表示部３１０の画面１８に被検眼Ｅの前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の虚像像Ｒ″（以下輝点像Ｒ″と表記する）とが同時に表示される。

図７において、符号Ａは左右方向（Ｘ方向）と上下方向（Ｙ方向）に対してのＸＹアライメントの許容範囲を示す円環状パターン像（矩形状パターン像でもよい）であり、これは表示部３１０上に電子的に表示する。

ＸＹアライメントの検出は、ＣＣＤカメラ１７上の位置から検出してもよい。この場合、ハーフミラー１３とアライメント検出センサ５１は不要となる。

検者は、輝点像Ｒ″が円環状パターン像Ａの範囲内に納まるように角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体を動かしてＸＹアライメントを行う。

遮光板１６は、角膜内皮細胞の観察・撮影時に前眼部観察光学系１０の光路に挿入され、前眼部の観察時にその光路から離脱される。遮光板１６の光路の挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。
［内部固視標投影光学系］
内部固視標投影光学系７０は、図５及び図５Ａに示すように、中心固視用の発光ダイオード（内部固視標光源）７１と、中心部のワイド用の発光ダイオード（内部固視標光源）７２,７３と、投影レンズ４４と、内部周辺固視用の発光ダイオード（内部固視標光源）７４ａ〜７４ｈと、ハーフミラー１１とを有している。発光ダイオード７１〜７３で発光した固視用光束は、ハーフミラー４３を透過し、投影レンズ４４によって平行光束にされてハーフミラー１１及び観察窓ガラス３４３Ｇを介して被検眼Ｅに投影される。

また、発光ダイオード７４ａ〜７４ｈから発光された固視用光束はハーフミラー１１及び観察窓ガラス３４３Ｇを介して被検眼Ｅに投影される。

発光ダイオード７１は角膜Ｃの中心部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード７２,７３はその中心部位を挟む両側部分の部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード７４ａ〜７４ｈはそれら部位を囲む周辺部の部位（内側周辺部位）を撮影する場合に発光させる。

発光ダイオード７４ａ〜７４ｈは、発光ダイオード７１〜７３と同一平面内に配置してもよい。この場合、図のように個別の光源を配置するほかに液晶などの２次元表示素子を配置して、必要な個所のみを点灯するようにしてもよい。

外部固視標光源３２１〜３２６は、内側周辺部位の外側の周囲の部位（外側周辺部位）を撮影する場合に発光させる。
［角膜内皮細胞照明光学系］
角膜内皮細胞照明光学系２０は、観察用照明光学系１２０と撮影用照明光学系２２０とから構成され、観察用照明光学系１２０は観察用光源（赤外ＬＥＤ：照明光源）２１と、スリット２２と、ダイクロイックミラー２３と、対物レンズ２４などとを有する。Ｏ２はその光軸である。

観察用光源２１から射出された観察用光束は、スリット２２を透過してダイクロイックミラー２３により反射されて対物レンズ２４に導かれる。対物レンズ２４により集光されたスリット照明光である観察用光束は角膜Ｃを照明する。

撮影用照明光学系２２０は、白色発光ダイオードからなる撮影用照明光源（撮影用光源）２５と、近赤外光源２８と、ハーフミラー２９と、集光鏡２２６と、集光レンズ２６と、スリット２７などとを有し、観察用照明光学系１２０のダイクロイックミラー２３および対物レンズ２４を共用して構成される。

撮影用光源２５は、単色光の発光ダイオードで例えば緑色や青色などを発光するものでもよい。

撮影用光源２５から射出された照明光は、ハーフミラー２９を透過して集光レンズ２６により集光される。その照明光は撮影光として用いられ、スリット２７を透過してスリット照明光（スリット光）となり、このスリット照明光のうち可視波長域のスリット照明光がダイクロイックミラー２３を透過し、可視波長域のスリット照明光が対物レンズ２４に導かれる。対物レンズ２４を透過したスリット照明光により角膜Ｃが照明される。

近赤外光源２８から射出された近赤外光の照明光は、ハーフミラー２９で反射されて集光レンズ２６により集光される。この照明光は、上記と同様にしてスリット照明光となって角膜Ｃを照明する。
［角膜内皮細胞撮影光学系］
角膜内皮細胞撮影光学系３０は、対物レンズ３１と、ハーフミラー３２と、ミラー３４と、リレーレンズ３５と、マスク１３０と、リレーレンズ１３２と、遮光板１３１と、ミラー３６と、ＣＣＤ（撮像手段）１７などとを有し、Ｏ３はこの光軸である。

マスク１３０は、後述するラインセンサとＣＣＤ１７と共役な位置に配置されている。

遮光板１３１は、前眼部観察時に角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路に挿入され、角膜内皮細胞の観察・撮影時にその光路から離脱される。挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。

この実施例では、前眼部観察用のＣＣＤカメラと内皮細胞撮影用のカメラとを共通としているが、別のカメラを使用してもよい。この場合、遮光板１６,１３１は不要となる。

角膜Ｃにより反射されたスリット照明光は、対物レンズ３１に導かれる。対物レンズ３１に導かれた反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（図８参照）の一部はハーフミラー３２を透過し、ミラー３４およびリレーレンズ３５を介してマスク１３０に入射する。

このマスク１３０は、角膜表面からの反射光の部分を遮光し、角膜内皮細胞の反射光の部分が透過するように配置されている。

合焦位置検出光学系６０は、対物レンズ３１と、ハーフミラー３２と、ラインセンサ６１とを有している。ラインセンサ６１は、角膜Ｃとほぼ共役位置に、且つ、図９に示すように光学的に角膜Ｃの厚み方向に対応する方向に沿って配置されている。

ラインセンサ６１上に達する角膜Ｃでのスリット光束の反射光束の強度分布は図９に示すようなものとなる。強度分布のピークＵは角膜Ｃの表面での反射光束によるピークであり、ピークＶは角膜内皮細胞Ｓ２での反射光束のピークである。
［原 理］
次に、角膜中心から離れた角膜周辺部の角膜内皮細胞を撮影する場合、装置本体３０３をオフセットすることによって、良好な画像が得られる原理を説明する。

アライメントは、通常、図１３に示すように、前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１が角膜表面Ｃａに対して垂直となるように行われ、角膜内皮Ｃｂに対しても垂直となる。

このような場合、投影系から投影されたスリット照明光束の一部は、角膜表面Ｃａで屈折して角膜内皮Ｃｂに到達し、ここで反射した反射光束Ｒ２は角膜表面Ｃａで屈折して撮影光学系へ向かう。このため、角膜内皮細胞を鮮明に撮影することができる。なお、投影系の光軸Ｏ２と前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１とのなす角度は約３０度であり、撮影系の光軸Ｏ３と光軸Ｏ１とのなす角度は約３０度である。

しかし、角膜厚は角膜中心から周辺にいくほど厚くなっているので、例えば、固視方向を前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１に対して約２７度の下方に向けた場合、図１４に示すように、前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１が角膜内皮Ｃｂに対して垂直とならない。このため、角膜内皮Ｃｂで反射した反射光束Ｒ２は撮影系の光軸Ｏ３方向へ反射していかず、このため鮮明な撮影画像が得られなくなる。

そこで、装置本体３０３を下方へ所定距離だけオフセットすると、図１５に示すように、前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１が角膜内皮Ｃｂに対して垂直となり、反射光束Ｒ２は撮影系の光軸Ｏ３方向へ反射していき、鮮明な撮影画像が得られることになる。

今、図１４に示すように、固視を前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１に対して約２７度の下方に向けている場合、図１６に示すように、表示部３１０には角膜内皮細胞の画像Ｊ１が表示され、画像Ｊ１の下部分では輝度は低いものとなっている。この状態で得られる画像Ｊ１の輝度勾配をＣＣＤ１７の画像信号から求める。この輝度勾配は、４隅を図１７に示すように、ＣＣＤ１７上にエリアＦ１〜Ｆ４として設定し、このエリアＦ１〜Ｆ４同士の平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４の比率として求める。すなわち、ＸＹアライメント方向に対応する方向の輝度勾配の比率として求める。

各エリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４を例えば７９、９１，４９、７７とすると、平均輝度値の輝度勾配の比率は、Ｈ３/Ｈ１、Ｈ４/Ｈ２、Ｈ２/Ｈ１、Ｈ４/Ｈ３となる。輝度勾配は、各平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４の差である、Ｈ１−Ｈ３、Ｈ２−Ｈ４、Ｈ１−Ｈ２、Ｈ３−Ｈ４の値の絶対値が大きいほど大きいことになる。

図１７に示す例では、輝度勾配の大きい比率は、Ｈ３/Ｈ１＝４９/７９＝０.６２である。なお、各エリアＦ１〜Ｆ４の画素数は８×８＝６４である。この輝度勾配を求めたエリアＦ１,Ｆ３の方向から装置本体３０３をオフセットさせる。すなわち、エリアＦ１,Ｆ３はＹアライメント方向に対応する方向にあり、エリアＦ３の輝度が低いことからして、装置本体３０３を−Ｙ方向にオフセットする。

装置本体３０３を下方へオフセットしたときに得られる角膜内皮細胞の画像Ｊ２を図１８に示す。この画像Ｊ２から分かるように角膜内皮細胞像は鮮明なものとなっており、この場合の各エリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４は図１９に示すように７３、８５、７０、８８となる。このように、装置本体３０３をオフセットすることにより、画像Ｊ２の下部分の輝度は明るくなり、全体的に一様に明るくなり、各エリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値の差（Ｈ１−Ｈ３、Ｈ２−Ｈ４、Ｈ１−Ｈ２、Ｈ３−Ｈ４の値）が小さくなり、鮮明な角膜内皮細胞の画像Ｊ２が得られることになる。

そして、輝度勾配の比率と最適なオフセット量との関係を図２０に示すように予め実測して求めておき、図２１に示すようにグラフ化してそのグラフＧ１を後述するメモリ（記憶部）４００に記憶させておく。なお、オフセット量の単位はμmである。

固視方向を前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１に対して大きく傾けて撮影する場合、ＣＣＤ１７の画像信号からＸＹアライメント方向に対応する方向の輝度勾配の比率を求め、この輝度勾配の比率から図２１のグラフＧ１に基づいてオフセット量を求め、この求めたオフセット量だけ装置本体３０３をオフセットすれば、鮮明な角膜内皮細胞像が得られることになる。すなわち、固視方向に対応して、装置本体３０３の最適なＸＹ方向のアライメントのオフセット量を求め、装置本体３０３をそのオフセット量だけオフセットすれば、鮮明な角膜内皮細胞像Ｊ２が得られることになる。
［制御系］
図１０は角膜内皮細胞撮影装置１００の制御系の構成を示すブロック図である。図１０において、１０１はラインセンサ６１の光量分布に基づいて角膜内皮細胞撮影光学系３０が角膜内皮細胞Ｓ２に合焦しているかどうかを検出する合焦判断回路である。

合焦判断回路１０１は、図１１に示す反射光束の強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に応じた合焦信号を出力し、ピークＶと中心番地Ｑとが一致したとき合焦完了信号を出力する。

角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体３０３を被検眼Ｅに対して離反接近させると、ピークＶの番地が移動する。装置本体３０３は、ピークＶの番地Ｌが中心番地Ｑに一致したとき角膜内皮細胞に合焦されるように設定されている。すなわち、Ｚアライメントが完了したとき、角膜内皮細胞撮影光学系３０つまり角膜内皮細胞撮影装置１００は角膜内皮細胞Ｓ２に合焦される。

１０２はＸ,Ｙ方向のアライメントを判定するアライメント判定回路であり、このアライメント判定回路１０２は、アライメント検出センサ５１上でのアライメント指標光の虚像Ｒ´(図示せず)による信号の検出位置に基づいて、被検眼Ｅの光軸と装置本体３０３の光軸Ｏ１との左右（Ｘ方向）のズレ量と上下（Ｙ方向）のズレ量とを判定する。

４００はメモリであり、このメモリ４００には、図２１に示すように、ＣＣＤ１７の輝度勾配と装置本体３０３のオフセット量との関係を示したグラフＧ１が記憶されている。

１０４は合焦判断回路１０１が出力する合焦信号やアライメント判定回路１０２が判定するＸ,Ｙ方向のズレ量に基づいてＸ,Ｙ,Ｚモータ２０１〜２０３を駆動させるドライバＤ１〜Ｄ３を制御する制御装置である。Ｘ,Ｙ,Ｚモータ２０１〜２０３は、角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体３０３をＸ,Ｙ,Ｚ方向へ移動させるモータである。

制御装置１０４は、ＣＣＤ１７上の画像に基づいて表示部３１０にその画像を表示させたり、図示しない操作部の操作に基づいて前眼部照明光源１,アライメント指標光源４１,撮影用光源２５,近赤外光源２８,観察用光源２１などの発光を制御したりする。また、制御装置１０４は、操作部の操作などに基づいて外部固視標光源３２１〜３２６や発光ダイオード７１〜７３や発光ダイオード７４ａ〜７４ｈの発光を制御する。

制御装置１０４は、固視方向を装置本体３０３の光軸Ｏ１に対して所定角度以上傾斜させて角膜内皮細胞を撮影する場合、ＣＣＤ１７から出力される画像信号に基づいて輝度勾配の比率を求める比率算出部１０４Ａと、この求められた輝度勾配の比率からメモリ４００に記憶されているグラフＧ１に基づいて装置本体３０３のオフセット量を求めるオフセット量算出部１０４Ｂとを有している。そして、比率算出部１０４Ａとオフセット量算出部１０４Ｂとでオフセット量算出手段が構成される。

また、制御装置１０４は、オフセット量算出部１０４Ｂが算出したオフセット量に基づいて、ドライバＤ１，Ｄ２を制御して装置本体３０３をそのオフセット量だけオフセットさせるようになっている。
［動 作］
次に、上記のように構成される角膜内皮細胞撮影装置１００の動作について説明する。

先ず、図５に示す前眼部照明光源１を発光させる。このとき、遮光板１６は光路から退避され、遮光板１３１は光路に挿入される。

前眼部照明光源１からの照明光は角膜Ｃにより反射され、この反射光は、観察窓３４３に入射し、ハーフミラー１１,対物レンズ１２,ハーフミラー１３,絞り１４および結像レンズ１５を介してＣＣＤ１７に達し、ＣＣＤ１７上に前眼部像が結像される。そして、図３に示すように表示部３１０の画面１８に前眼部像Ｅ′が表示される。

また、内部固視標投影光学系７０は、中心固視用の発光ダイオード７１を発光させて被検眼Ｅを固視させておく。

次いで、アライメント指標投影光学系４０のアライメント指標光源４１は発光してアライメント指標光を射出する。このアライメント指標光は、集光レンズ４２により集光されてハーフミラー４３を介して投影レンズ４４に達し、この投影レンズ４４により平行光束とされ、ハーフミラー１１を介して被検眼Ｅの角膜Ｃに投影される。

アライメント指標光に基づく角膜反射光は、観察窓３４３に入射し、対物レンズ１２を通った後ハーフミラー１３によって反射され、アライメント検出センサ５１上にアライメント指標光による虚像（輝点）Ｒの像Ｒ´(図示せず)が結像される。

また、ハーフミラー１３を透過する角膜反射光は、結像レンズ１５に達し、この結像レンズ１５によってアライメント指標光の虚像Ｒ（図６参照）による像Ｒ′がＣＣＤ１７上に同時に形成される。このため、図７に示すように表示部３１０の画面１８に被検眼Ｅの前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の輝点像Ｒ″とが表示される。検者は、輝点像Ｒ″が電子的に画面上に描いた円環状パターン像Ａの範囲内に納まるように、表示部３１０のタッチパネル３１２の所定部分をタッチすることにより、装置本体３０３を上下左右に動かして、ＸＹアライメントを行う。

オートアライメントモードの場合には、アライメント検出センサ５１上に結像された像Ｒ′の位置から被検眼Ｅに対する装置本体３０３に対するＸ,Ｙ方向のズレ量をアライメント判定回路１０２が求め、このズレ量に応じて制御装置１０４はドライバＤ１,Ｄ２を制御して装置本体３０３をＸ,Ｙ方向へ移動させてＸＹアライメントを行う。

ＸＹアライメントが完了したとき、被検眼Ｅに斜視などがなければ図７に示すように、表示部３１０に表示される瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１と輝点像Ｒ″の位置Ｒａとがほぼ一致する。しかし、被検眼Ｅに斜視などがあると、図７Ａに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａと瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１とがズレる。この場合、メモリに位置Ｒａ,Ｅａ１を記憶させる。この記憶は、アライメント判定回路１０２がアライメント完了したことを判断したとき行う。

また、ＸＹアライメントの完了により、アライメント指標光源４１及び発光ダイオード７１の発光は停止され、観察用光源２１から赤外光が発光されるとともに、遮光板１６が光路に挿入され、遮光板１３１が光路から離脱される。

観察用光源２１から射出された赤外光は、スリット２２,ダイクロイックミラー２３および対物レンズ２４を介して図８に示すように角膜Ｃを赤外光のスリット照明光で照明する。

角膜Ｃからのスリット照明光による反射光束は、図８に示すように角膜Ｃ表面の反射光束Ｒ１と角膜内皮細胞Ｓ２の反射光束Ｒ２と角膜実質Ｓ３の反射光束Ｒ３とを含む。

角膜Ｃにより反射されたスリット照明光は対物レンズ３１に導かれ、反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の一部はハーフミラー３２で反射されてラインセンサ６１に達する。

合焦判断回路１０１は、ラインセンサ６１の各受光素子の受光量に基づいて、図１１に示す強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に応じた合焦信号を出力する。

制御装置１０４は、合焦信号に基づいて表示部３１０に、図７に示すように、マーク１５Ｓ,１５Ｐ,１５Ｍａを表示する。マーク１５Ｐとマーク１５Ｍａとの間の離間距離は、図１１に示す強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に対応したものとなる。手動の場合、検者は表示部３１０を見ながら、マーク１５Ｐをマーク１５Ｍａに一致させるように装置本体を移動させる。

オートアライメントモードの場合、制御装置１０４は、その合焦信号に基づいてドライバＤ３を制御してＺモータ２０３を駆動させ、ピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとが一致するように装置本体３０３を前後に移動させる。

ピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとが一致したら、すなわち、合焦（Ｚ方向アライメント）が完了したら制御装置１０４はＺモータ２０３を停止させる。

一方、ハーフミラー３２を透過した反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ミラー３４およびリレーレンズ３５を介してマスク１３０に導かれる。マスク１３０は、反射光束Ｒ２のみが透過するように配置されている。

マスク１３０を透過した反射光束Ｒ２は、リレーレンズ１３２を通りミラー３６で反射してＣＣＤ１７に達し、ＣＣＤ１７上に反射光束Ｒ２による光像が形成される。すなわち、角膜内皮像が形成され、図１２に示す角膜内皮細胞像Ｊ１のみが表示部３１０の画面１８に表示される。これは、マスク１３０が角膜内皮細胞像Ｊ１の両側を遮光するからである。

そして、図示しない撮影実行スイッチの操作により撮影用光源２５が発光されて撮影が実行されることになる。すなわち、角膜Ｃの中心部位の角膜内皮細胞が撮影される。

次に、例えば外部固視標光源３２４を発光させて被検眼Ｅの固視方向を斜め下方に向けて角膜内皮細胞を撮影する場合について説明する。

外部固視標光源３２４が発光されると、遮光板１６は光路から退避され、前眼部照明光源１が発光されるとともに遮光板１３１が光路に挿入され、アライメント指標光源４１が発光される。そして、上述のようにしてＸＹアライメントが行われる。

制御装置１０４は、外部固視標光源３２４が発光されると、観察用光源２１の発光を停止させるとともに近赤外光源２８を発光させる。

この近赤外光源２８から射出された近赤外光は、ハーフミラー２９,集光レンズ２６,スリット２７,ダイクロイックミラー２３および対物レンズ２４を介して、図８に示すように、角膜Ｃを近赤外光のスリット照明光で照明することになる。この角膜Ｃで反射されたスリット照明光による反射光束は、上記と同様にしてＣＣＤ１７に達し、観察光源２８によるＺアライメントが既に完了していることにより角膜内皮細胞がＣＣＤ１７により撮像される。

制御装置１０４の比率算出部１０４Ａは、ＣＣＤ１７から出力される画像信号に基づいて、上述と同様にして、図１７に示すようにＣＣＤ１７のエリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値からＸＹアライメント方向に対応する方向の輝度勾配の比率を求める。この輝度勾配の比率を例えば上述のように、各エリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４を７９、９１，４９、７７とすると、Ｈ３/Ｈ１＝４９/７９＝０.６２またはＨ４/Ｈ２＝７７/９１＝０.８５として求める。この求めた比率が「１」に近いほど輝度勾配は小さく、ここでは、「０.８５」より「０.６２」の方が輝度勾配が大きいことになるので、輝度勾配の比率として「０.６２」を求める。

すなわち、比率算出部１０４Ａは、Ｙアライメント方向に対応する方向（図１７において上下方向）の輝度勾配の大きい比率を「０.６２」として算出する。

オフセット量算出部１０４Ｂは、求めた輝度勾配の比率「０.６２」からメモリ４００に記憶されているグラフＧ１（図２１参照）に基づいて装置本体３０３のオフセット量を求める。このオフセット量は、グラフＧ１から「−Ｎ１」となる。

制御装置１０４は、オフセット量算出部１０４Ｂが求めたオフセット量に基づいて、ドライバＤ１，Ｄ２を制御して装置本体３０３をそのオフセット量だけオフセットさせる。ここでは、オフセット量が「−Ｎ１」なので、装置本体３０３を−Ｙ方向へ［Ｎ１］だけオフセットする。このオフセットにより、図１５に示すように前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１が角膜内皮Ｃｂに対して垂直となり、反射光束Ｒ２は撮影系の光軸Ｏ３方向へ反射していき、図１８に示すように、角膜内皮細胞の鮮明な画像Ｊ２を得ることができることになる。

このように、外部固視標光源３２４の発光により被検眼Ｅが斜め下方に大きく向けられて固視されると、装置本体３０３がオフセットされることにより、周辺部の角膜厚の厚さの影響を受けて撮影される角膜内皮細胞像は不鮮明なものになってしまうことが防止され、鮮明な画像を得ることができることになる。

この後、図示しない撮影実行スイッチが操作されると、撮影用光源２５が発光されて可視光による撮影が実行され、鮮明な角膜内皮細胞像を得ることができることになる。

外部固視標光源３２１を発光させた場合は、オフセット量は＋Ｙ方向にオフセットさせるものであり、上記と同様にしてそのオフセット量を求めるのでその説明は省略する。

上記実施例では、Ｙ方向のオフセットについて説明したがＸ方向のオフセットも同様であり、この場合もＸ方向のオフセット量と輝度勾配の比率との関係のグラフＧ２(図示せず)を予め求めておき、メモリ４００に記憶させておく。

この場合の輝度勾配の大きい比率は、例えば図１７に示すように、各エリアＦ１〜Ｆ４の平均輝度値Ｈ１〜Ｈ４を７９、９１，４９、７７とすると、Ｈ４／Ｈ３＝７７/４９＝１.６となる。この比率からＸ方向のオフセット量をグラフＧ２から求める。

外部固視標光源３２２,３２３,３２５,３２６を発光させた場合、グラフＧ２からＸアライメント方向のオフセット量を求め、装置本体３０３をＸ方向にオフセットする。この場合も、グラフＧ１からＹアライメント方向のオフセット量を求めてＹ方向にオフセットしてもよい。すなわち、Ｘ方向とＹ方向とにオフセットしてもよい。また、外部固視標光源３２１〜３２６のいずれかを発光させた場合、輝度勾配の大きい方だけにＸ方向またはＹ方向にオフセットするようにしてもよい。

内側周辺部位を撮影する場合には、所定部位に対応した発光ダイオード７４ａ〜７４ｈが発光され、被検眼Ｅは所定部位の方向に固視されるが、この場合、所定部位の方向が前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１に対するなす角度が小さいため、角膜Ｃの厚さの影響は小さく、装置本体３０３をオフセットする必要がない。このため、オフセット量を求める必要がないので、制御装置１０４は、近赤外光源２８を発光させたり、ＣＣＤ１７の輝度勾配などは求めたりしないことになる。

内側周辺部位を撮影する場合にも、角膜Ｃの厚さの影響を受ける場合には、上記と同様にして図示しないグラフＧ１′,Ｇ２′を予め求めておき、装置本体３０３をオフセットすればよい。

ところで、輝度勾配と最適なオフセット量との関係は角膜の厚さによって変わるので、角膜の厚さ毎に求めておき、角膜の厚さに応じてオフセット量を求めるようにしてもよく、また、標準の角膜の厚さに対しての輝度勾配の比率と最適なオフセット量との関係からオフセット量を求めるようにしてもよい。

上記実施例では、近赤外光を発光させてオフセット量を求めているので、可視光で角膜内皮細胞を撮影した場合、赤外光を発光させてオフセット量を求める場合に比較して波長が異なることによる不具合の影響を少なくすることができる。

この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 前眼部観察光学系
１７ ＣＣＤ
２０ 角膜内皮細胞照明光学系（スリット光照射光学系）
３０ 角膜内皮細胞撮影光学系
４０ アライメント指標投影光学系
５０ アライメント検出光学系（アライメント検出手段）
１００ 角膜内皮細胞撮影装置
１０４ 制御装置
１０４Ａ 比率算出部
１０４Ｂ オフセット量算出部
３２１〜３２６ 外部固視標光源（外部固視標：固視標）
４００ メモリ（記憶部）

Claims (4)

1. 被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、被検眼の固視方向をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の固視標と、被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段とを備えた角膜内皮細胞撮影装置であって、
   被検眼の固視方向に対応して、装置本体の最適なＸＹ方向のアライメントのオフセット量を求めるオフセット量算出手段を設けたことを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
2. 前記オフセット量算出手段が求めたオフセット量だけ装置本体をオフセットさせる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
3. 前記オフセット量算出手段は、前記角膜内皮細胞撮影光学系の撮像素子の受光面におけるＸＹアライメント方向に対応する方向の輝度勾配の比率を算出する比率算出部と、前記輝度勾配の比率とこの比率に対する最適なオフセット量との関係を示すグラフを記憶した記憶部と、前記比率算出部が算出した輝度勾配の比率から前記記憶部に記憶されたグラフに基づいてオフセット量を求めるオフセット量算出部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
4. 前記オフセット量算出手段がオフセット量を求める際、前記スリット光照射光学系は近赤外光のスリット光を照射することを特徴とする請求項３に記載の角膜内皮細胞撮影装置。