JP4495292B2 - 角膜細胞撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角膜細胞撮影装置に関する。さらに詳しくは、スペキュラー方式によって被検眼に接触させることなく角膜の細胞を観察、撮影するための角膜細胞撮影装置に関する。スペキュラー方式の撮影装置とは、照明光を被検眼の光軸に対して斜めから照射し、その角膜における鏡面反射光を斜めから受光してこの像を観察、撮影するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、角膜上皮の細胞を鮮明に観察撮影する装置は知られていない。過去の接触式の撮影装置では、被検眼に対物レンズたるコーンレンズを当接して撮影するため、角膜上皮の表面に形成されている表層（ムチン層や涙液層）の像が混在したり、また、これらの層が損傷、破壊された状態で撮影されてしまう。その結果、あるがままの上皮細胞が撮影できない。
【０００３】
また、非接触式の撮影装置では、被検眼の表面に照射された照明光の反射光のうち、上皮細胞による反射光をその表層による反射光と分離することができないため、上皮細胞を撮影することができない。表層による反射光と上皮細胞による反射光とを分離できない理由は以下のとおりである。
【０００４】
図６は角膜Ｃの上皮Ｕ近傍の断面を示す図である。上皮Ｕの層は約５０ミクロンの厚さを有しており、その表面側の表層Ｓは皮脂層たるムチン層および涙液層を含めて平均して１０ミクロン以下の厚さを有する。したがって、観察撮影用のスリット状照明光Ｌを被検眼の前眼部に対してその斜め前方から照射した場合、上皮細胞による反射光Ｒｕと表層Ｓによる反射光Ｒｓとがほとんどの範囲で重なり合ってしまう。スリット光の幅を小さくすると光量が不足し、また、撮影範囲の幅が小さくなってしまう。図中、符号Ｉで示すのは内皮であり、符号Ｊで示すのは角膜実質である。
【０００５】
本発明はかかる課題を解消するためになされたものであり、被検眼に対して非接触でありながら上皮細胞による反射光を効果的に分離し、十分な照明光量によって鮮明な上皮細胞の画像を得ることができる角膜細胞撮影装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の角膜細胞撮影装置は、
可動式の第一スリットを有し、該第一スリットを通過したスリット照明光によって被検眼の前眼部をその斜め前方から照明するための照明光学系と、可動式の第二スリットを有し、上記スリット照明光の前眼部で反射された反射光を第二スリットを通して撮影するための撮影光学系とを備えており、上記第二スリットが、第一スリットの移動に伴う上記反射光の移動方向に同期して移動するように構成されている。
【０００７】
したがって、スリット照明光が被検眼の角膜上を移動し、その移動する反射光を観察、撮影することができる。したがって、きわめて狭いスリット照明光によっても角膜の広い範囲を観察撮影することができる。しかも、狭いスリット照明光を用いることが可能となるので角膜上皮による反射光を上皮の表層による反射光から分離することができる。その結果、鮮明な上皮細胞の像を撮ることができる。
【０００８】
上記角膜細胞撮影装置に、被検眼の正面からアライメント指標光を照射して角膜からの反射光によってアライメントを行うアライメント光学系をさらに配設することができる。
【０００９】
そして、上記第一スリットと第二スリットとが同一のスリット部材に形成されているので、該スリット部材が回転するように構成された角膜細胞撮影装置は、第一スリットと第二スリットとを同期して移動させることが容易となる。また、装置の構成が簡素化されるので好ましい。
【００１０】
また、上記アライメント光学系が前眼部撮像手段を有しており、上記スリット部材がスリット回転手段を有しており、上記撮影光学系が角膜撮影手段を有しており、上記照明光学系が照明光源を有しており、照明光学系における、その斜め前方から前眼部に至る光軸と、撮影光学系における、前眼部から斜め前方に延びる光軸とがなす面内に、上記前眼部撮像手段が配置されており、上記スリット回転手段、角膜撮影手段および照明光源が、上記両光軸がなす面と実質的に平行な面内に配置されてなる角膜細胞撮影装置にあっては、複数の機器を効率よく小さな装置ハウジング内に収納することができ、装置がコンパクトに仕上がるので好ましい。
【００１１】
さらに、被検眼の前眼部をその斜め前方から合焦光を照射する合焦光源と、前眼部におけるその合焦反射光を受光する受光手段とを有する合焦光学系を備えており、上記受光手段が、同一の合焦反射光を分けて受光するための第一受光装置と第二受光装置とを有しており、両受光装置が相互に異なる受光光学系を有してなる角膜細胞撮影装置にあっては、上皮に撮影光学系の合焦点を位置させることが容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
添付図面に示される実施形態に基づいて本発明の角膜細胞撮影装置を説明する。
【００１３】
図１は本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を示す斜視図である。図２は図１の角膜細胞撮影装置の平面図である。図３は図１の角膜細胞撮影装置の背面図（装置の後方から被検眼側を向いて見た図）である。図４は図１の角膜細胞撮影装置におけるスリット板の一例を示す背面図（スリット板の後方から被検眼側を向いて見た図）である。図５は図１の角膜細胞撮影装置における観察視野用のマスクの一例を示す背面図（マスクの後方から被検眼側を向いて見た図）である。図６は被検眼の角膜の断面を示す断面図である。
【００１４】
図１〜３に示す角膜細胞撮影装置１は、被検眼Ｅに向かって前進後退するＺ方向、並びにＺ方向に垂直で且つ互いに垂直なＸ方向およびＹ方向に移動させうる機枠（図示しない）上に配設された撮影系２を有している。
【００１５】
この撮影系２は、被検眼Ｅの前眼部をその斜め前方からスリット光によって照明するための照明光学系４と、被検眼Ｅの前眼部表面で反射された上記スリット光を撮影するための撮影光学系５と、被検眼Ｅの前眼部に向けて撮影光軸位置合わせ（アライメント）のためのアライメント指標光を正面から照射し、且つその角膜反射光を撮像するためのアライメント光学系６と、撮影光学系５の合焦点を被撮影部位たる角膜内皮に一致させるための合焦光学系７と、照明光学系４の光軸と撮影光学系５の光軸とに交差する回転式のスリット板９とを備えている。
【００１６】
照明光学系４は前眼部照明用光源としてのストロボ放電管８を有している。ストロボ放電管８からの可視光を上記スリット板９に形成されたスリット１９を通過し、このスリット光が照明レンズ１０によって被検眼Ｅの角膜に収束させられる。本実施形態では照明光学系４の光路にその途中から後述の合焦光学系の光路を同一にするため、光路途中にコールドミラー１１が介装されている。このコールドミラー１１は可視光である照明光は反射し、赤外光である後述の合焦検出用光を透過するものである。そして、図１中に符号２７で示すのは、角膜細胞の像を連続的に観察するために、連続的に照明光を発光する連続観察用ランプである。
【００１７】
撮影光学系５は角膜細胞を撮影するためのテレビカメラ１２を有している。被検眼Ｅの角膜で反射された上記スリット光は撮影レンズ１３、ミラー１４および結像レンズ１５を通ったうえで上記テレビカメラ１２に導かれる。本実施形態では撮影光学系５の光路がその途中まで後述の合焦光学系７の光路と同一にされている。この目的で光路を分岐するためのコールドミラー１６が介装されている。このコールドミラー１６は可視光である照明光を反射し、赤外光である合焦検出用光を透過するものである。
【００１８】
アライメント光学系６は、アライメント指標光の光源としての発光ダイオード１７およびテレビカメラ１８を有している。この発光ダイオード１７からの近赤外光がハーフミラー２２を介して被検眼Ｅの前眼部にその正面から照射される。さらに、上記アライメント指標光の被検眼Ｅの角膜における反射像たる輝点（プルキンエ像）は、上記ハーフミラー２２を透過してテレビカメラ１８に送られる。このプルキンエ像に基づいて上記機枠をＸＹ方向に移動させることによって撮影光軸を角膜頂点に一致させる。
【００１９】
上記スリット板９は、モータ２０によって回転させられ、回転中心３から同一半径の円周上に複数個のスリット１９が形成されたものである（図４参照）。本実施形態では、一のスリット（以下、第一スリットと呼ぶ）１９ａを通過した照明光は、被検眼Ｅの前眼部で反射され、スリット板９の回転中心３を挟んで第一スリット１９ａに対して１８０゜方向に位置する他のスリット（以下、第二スリットと呼ぶ）１９ｂを透過してテレビカメラ１２に至るように、照明光学系４と撮影光学系５とが配置されている。また、スリット板９の回転によって第一スリット１９ａが移動するのに伴ってスリット照明光は被検眼Ｅの前眼部上を移動する。そして、前眼部におけるスリット反射光も同様に移動するが、この移動するスリット反射光の移動方向及び移動速度に一致して第二スリット１９ｂが移動している。このように同期して移動するスリット１９ａ、１９ｂをそれぞれ照明光と反射光とが通過しうるように、リレーレンズ２５やミラー１４を含めた照明光学系４および撮影光学系５の各光学機器の配置がなされている。また、両スリット１９ａ、１９ｂは同一幅に形成されているのが好ましい。
【００２０】
かかる構成により、スリット光によって被検眼Ｅの角膜を走査することになる。したがって、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても広い範囲の角膜細胞を観察、撮影することができる。図４に示すようにスリット板９にスリット１９を等間隔に形成した範囲を回転中心３について点対称に形成しておくことにより、きわめて短時間に上記走査が繰り返される。したがって、角膜細胞を動画として観察することも可能である。このスリットはとくに等間隔に形成しなくてもよく、また、全周にわたって形成する必要もない。しかし、複数個のスリット域を点対称に形成しておくことにより、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても繰り返し走査することができる。その結果、照明光量の少ないことによる問題を解消することができる。また、スリット板９の回転方向は一方向のみでもよく、また、所定ストロークで往復回転させてもよい。
【００２１】
以上の結果、角膜表面の薄い表層（約１０ミクロン以下）の表面における反射光と、角膜上皮における反射光を完全に分離し得るほどに狭い幅のスリット照明光を用いることが可能となる。すなわち、スリット板９上のスリット１９は０．０５〜０．２ミリメートル程度の幅に形成しておき、このスリット１９を通過したスリット照明光をレンズ系によって角膜上で約１０ミクロンの幅のスリット照明光となるように縮小する。この反射光をまた撮影光学系５のレンズ系によって拡大するのである。
【００２２】
図５に示すように、スリット板９における撮影光学系５の光軸を中心として観察視野２８ａが開口されたマスク２８がスリット板９に近接して配設されている。観察視野２８ａの大きさはとくに限定されないが、像のぶれを防ぐためには、観察視野２８ａの幅をスリット板９におけるスリット１９の形成間隔とほぼ一致させ、一時に一つの反射スリット光Ｒのみ通過し得るようにすればよい。
【００２３】
図１および図３に示すように、角膜細胞撮影カメラ（テレビカメラ）１２、前眼部観察カメラ（テレビカメラ）１８、スリット板９、モータ２０および照明手段はそれぞれ他の光学機器に比較して大きい体積を有するものである。なお、照明手段は照明用光源（ストロボ放電管）８および連続観察用ランプ２７を含むものである。前眼部観察カメラ１８は照明光学系４と撮影光学系５のうちの斜め前方から被検眼Ｅへ至る光軸４ａ、５ａ同士がなす面内に配置されている。そして、角膜細胞撮影カメラ１２、スリット板９、モータ２０および照明手段はともに、上記前眼部観察カメラ１８が配置されている面より、図中の下方の面内に配置されている。いわば二階建ての配置である。そして、図中の下方の面内に配置された機器は、角膜細胞撮影装置１の前方（被検眼側）から後方に向けて、モータ２０、スリット板９、ほぼ並列に並んだ角膜細胞撮影カメラ１２および照明手段、の順に配置されている。このような配列により、各機器が要領よく装置ハウジング内に収容され、角膜細胞撮影装置１がコンパクトに仕上がる。
【００２４】
つぎに合焦光学系７を説明する。合焦光学系７は合焦用ランプ２１と位置センサ２３を備えている。合焦用ランプ２１からスリット２４を通過したの合焦検出用光は照明光学系４の光軸４ａに沿って被検眼Ｅに至り、前眼部で反射され、撮影光学系５の光軸５ａに沿って位置センサ２３に至り、受光される。
【００２５】
すなわち、照明光学系４の光軸４ａと撮影光学系５の光軸５ａとの交点（上記合焦点）が被検眼Ｅの撮影部位にあるときに、位置センサ２３が合焦検出用光の反射光を検知する。また、そのときにスリット１９ａ、１９ｂをそれぞれ照明光と反射光とが通過する。すなわち、撮影光学系５の焦点は上記合焦点に設定されており、両スリット１９ａ、１９ｂは合焦点について相互に共役位置にある。そして、撮影系２を図１中のＺ方向に移動させることによって合焦点を被検眼Ｅの撮影部位に位置合わせする。この位置合わせを合焦と呼ぶ。
【００２６】
上記位置センサは、ビームスプリッタ２３ｃと、このビームスプリッタ２３ｃによって同一反射光から二つに分離された光をそれぞれ受光する第一受光装置２３ａおよび第二受光装置２３ｂとを備えている。両受光装置２３ａ、２３ｂはいずれもスリットを有している。また、両受光装置２３ａ、２３ｂは、受光すべき像の倍率、スリット光の幅、受光する光の波長、偏光等を相互に異ならしめる受光光学をそれぞれ有している。そうすることにより、異なる性質の被検部位に容易に合焦させることが可能となる。たとえば、角膜の内皮の位置を捉えることができる第一受光装置２３ａと、表層の位置と上皮細胞の位置とを識別して捉えることができる第二受光装置２３ｂとが組み合わされる。その結果、従来は困難であった上皮細胞の像を鮮明に観察、撮影することが可能となる。
【００２７】
図１中に符号２９で示すのは被検眼Ｅに固視させることによって被検眼の向きを一定に保つための固視標光源である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の角膜細胞撮影装置によれば、角膜の上皮を含めた各層の鮮明な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の角膜細胞撮影装置の平面図である。
【図３】図１の角膜細胞撮影装置の背面図である。
【図４】図１の角膜細胞撮影装置におけるスリット板の一例を示す背面図である。
【図５】図１の角膜細胞撮影装置における観察視野用のマスクの一例を示す背面図である。
【図６】被検眼の角膜の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 角膜細胞撮影装置
２ 撮影系
３ （スリット板の）回転中心
４ 照明光学系
５ 撮影光学系
６ アライメント光学系
７ 合焦光学系
８ ストロボ放電管
９ スリット板
１０ 照明レンズ
１１ ハーフミラー
１２ テレビカメラ
１３ 撮影レンズ
１４ ミラー
１５ 結像レンズ
１６ コールドミラー
１７ 発光ダイオード
１８ テレビカメラ
１９ スリット
１９ａ 第一スリット
１９ｂ 第二スリット
２０ モータ
２１ 合焦用ランプ
２２ ハーフミラー
２３ 位置センサ
２３ａ 第一受光装置
２３ｂ 第二受光装置
２３ｃ ビームスプリッタ
２４ （合焦用ランプ用）スリット
２５ リレーレンズ
２７ 連続観察用ランプ
２８ マスク
２８ａ 観察視野
２９ 固視標光源
Ｃ 角膜
Ｅ 被検眼
Ｉ 内皮
Ｒ 反射光
Ｓ 表層、
Ｕ 上皮

Claims (6)

1. 第一スリットと第二スリットとが回転中心について点対称に形成された回転式のスリット部材と、
   照明光源と被検眼に離間した状態で対向する照明レンズとを有し、該照明光源から上記第一スリットを通過したスリット照明光によって被検眼の前眼部をその斜め前方から照明するための照明光学系と、
   角膜撮影手段と被検眼に離間した状態で対向する撮影レンズとを有し、上記スリット照明光の前眼部で反射された反射光を第二スリットを通して上記角膜撮影手段によって撮影するための撮影光学系とを備えており、
   第一スリットの移動に伴って移動する上記反射光が、移動する上記第二スリットに同期してこれを透過するように、上記照明光学系の光軸および上記撮影光学系の光軸を左右方向および上下方向それぞれに屈曲させるミラーが配設されてなる角膜細胞撮影装置。
2. 被検眼の正面からアライメント指標光を照射し、角膜からの反射光によってアライメントを行うアライメント光学系をさらに備えており、
   該アライメント光学系が前眼部撮像手段を有しており、
   上記照明光学系における、斜め前方から前眼部に至る光軸と、上記撮影光学系における、前眼部から斜め前方に延びる光軸とがなす第一面内に、該前眼部に至る上記前眼部撮像手段の光軸が位置し、且つ、上記照明レンズと撮影レンズとの間を通って被検眼に至るように該前眼部撮像手段が配置されてなる請求項１記載の角膜細胞撮影装置。
3. 上記ミラーが、
   前眼部の斜め前方に延びる上記照明光学系の光軸と、前眼部から斜め前方に延びる上記撮影光学系の光軸とを、互いに左右逆方向に屈折させる第一ミラーと、
   このように屈曲された両光軸を互いに上下同方向に屈曲させる第二ミラーと、
   このように屈曲された両光軸を互いに前後同方向に屈曲させて上記照明光源および上記角膜撮影手段にに至らせる第三ミラーとを含んでなる請求項１または２記載の角膜細胞撮影装置。
4. 上記照明光学系における、斜め前方から前眼部に至る光軸と、上記撮影光学系における、前眼部から斜め前方に延びる光軸とがなす第一面と、
   照明光学系における、照明光源から第一スリットを通る光軸と、上記撮影光学系における、第二スリットを通って上記角膜撮影手段に至る光軸とがなす第二面とが、互いに平行となるように、
   上記ミラーが配置されてなる請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載の角膜細胞撮影装置。
5. 上記スリット部材がスリット回転手段としてのモータを有しており、
   その回転軸が上記第二面内に位置するように上記モータが配置されてなる請求項４記載の角膜細胞撮影装置。
6. 被検眼の前眼部をその斜め前方から合焦光を照射する合焦光源と、前眼部におけるその合焦反射光を受光する受光手段とを有する合焦光学系を備えており、
   上記受光手段が、同一の合焦反射光を分けて受光するための第一受光装置と第二受光装置とを有しており、
   両受光装置が相互に異なる受光光学系を有してなる請求項１〜５のうちのいずれか一の項に記載の角膜細胞撮影装置。

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