JP5854190B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検者眼の所定部位を撮影する眼科撮影装置に関する。

眼科撮影装置としては、スペキュラマイクロスコープ、眼底カメラ等が知られている。例えば、スペキュラマイクロスコープは、照明光源からの照明光を角膜に向けて斜めから照射し、その角膜からの反射光束を撮像素子により受光して非接触にて角膜内皮の細胞像を得る（特許文献１参照）。

眼科撮影装置と被検者眼との間の位置合わせを行う場合、例えば、検者は、ジョイスティックを用いて移動台を前後左右方向に移動させることにより眼に対する装置本体のラフなアライメントを行う。その後、オートアライメント機能が作動され、装置の制御によって眼に対して装置本体がＸＹＺ方向に移動され、シビアなアライメント動作が行われる。

特開平８−２０６０８０号公報

ところで、アライメント完了後、所定部位の画像を連続的に取得するような場合、装置は、装置本体をＸＹ方向に移動させることにより位置ずれを修正する。

しかしながら、駆動機構による装置本体の可動範囲はそもそも限られている。このため、眼の固視微動に対して装置が追尾しようとする場合、画像取得中において装置本体が可動範囲のリミットに達してしまい、所望の部位の画像が得られない場合がある。また、所定方向（例えば、前後方向）に装置本体を移動させながら画像を取得するような場合、所望の画像が取得される前に装置本体がリミットに達してしまう可能性がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、所定部位の静止画像の連続取得を確実に行うことができる眼科撮影装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）
基台と、基台の上に水平方向に移動可能に配置された移動台と、被検者眼の所定部位を撮影するための撮影光学系を備え前記移動台の上に配置された撮影部と、移動台に対して撮影部を３次元方向に移動させる駆動機構と、
被検眼からの反射光を受光するセンサを有し、センサからの受光信号に基づいて被検者眼に対する撮影部のアライメントずれを検出するアライメントずれ検出手段と、
前記アライメントずれ検出手段からの検出結果に基づいて駆動機構を制御すると共に、前記撮影光学系を作動させて前記所定部位の静止画像を複数枚取得する制御手段と、
前記撮影光学系の作動前において、前記駆動機構による撮影部の可動範囲を第１の可動範囲に制限する一方、前記撮影光学系を作動させて前記所定部位の静止画像を複数枚取得する際、前記撮影部の初期位置からの移動方向に関して前記可動範囲を第２の可動範囲に広げる可動範囲変更手段を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
（２） 前記可動範囲変更手段は、水平方向に関して、前記駆動機構による撮影部の可動範囲を第１の可動範囲から第２の可動範囲に変更する（１）の眼科撮影装置。
（３） 前記移動台に対する前記撮影部の位置を検出するためのセンサを有し、前記可動範囲変更手段は、前記センサの検出信号に基づいて第１の可動範囲に関して駆動機構の駆動を停止する（１）〜（２）のいずれかの眼科撮影装置。

本発明によれば、所定部位の静止画像の連続取得を確実に行うことができる。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る眼科撮影装置の外観側方構成図である。以下、角膜内皮細胞撮影装置（スペキュラマイクロスコープ）を例にとって説明する。

顔支持ユニット２は、額当て２ａと、顎受け２ｂと、を有し、基台１に固定されている。顎受け２ｂは、上下方向に移動できる。移動台３は、摺動機構１５０（図２参照）によって基台１上を水平（ＸＺ）方向に移動（摺動）される。撮影部（装置本体）４は移動台３の上に載置され撮影光学系等が収納されている。摺動機構１５０における移動台３の可動範囲は、左右眼の両方へのアライメントを想定し、人眼の瞳孔間距離と同等、又は瞳孔間距離より大きい。

撮影部４には、撮影部４の筐体内を被検者が覗くための検査窓４ａが設けられ、筐体内に配置された撮影光学系からの光束が検査窓を介して被検者眼Ｅに投光される。駆動機構は、撮影部４は、図３に示すＹ方向（上下方向）移動機構１００、図４に示すＸ方向（左右方向）移動機構１１０及びＺ方向（前後方向）移動機構１２０により、被検眼に対してＸＹＺの三次元方向にそれぞれ移動可能に、移動台３に搭載されている。移動機構１００、１１０、１２０は、移動台３に対して撮影部４を３次元方向に移動させる駆動機構として用いられる。移動機構１００、１１０、１２０は、微動アライメント用であり、眼Ｅに対して撮影部３をシビアにアライメントするために用いられる。移動機構１００、１１０、１２０に関して、撮影部４の可動範囲は、摺動機構１５０における撮影部４の可動範囲よりも狭い。

図１に戻る。ジョイスティック５は移動台３上に設けられ、検者によって操作される。摺動機構１５０（手動移動機構）は、ジョイスティック（操縦部材）５に対する手動操作によって基台１に対して移動台３をメカニカルに（電動機構を用いず機械的動作により）移動させる。モニタ９５は、撮影部４の検者側に設けられている。

ジョイスティック５が前後左右に操作されたとき、前述の摺動機構によって基台１に対して移動台３がＸＺ方向（水平方向）に移動される。これにより、眼Ｅに対して撮影部４がＸＺ方向に移動される。

ジョイスティック５の回転ノブ５ａが回転操作されたとき、Ｙ方向移動機構１００が駆動されることにより、撮影部４がＹ方向（垂直方向）に移動される。ジョイスティック５の頂部に設けられた開始スイッチ５ｂが押されたとき、静止画像の取得を開始するトリガ信号が入力される。

図２は摺動機構の一例を示す概略構成図である。摺動機構１５０は、Ｚガイド軸１５２、連結部材１５４、Ｘガイド軸１５６、移動部材１５８を有する。２本のＺガイド軸１５２は、Ｚ方向に延びる。連結部材１５４は、Ｚガイド軸１５２と基台１とを連結する。Ｘ方向に延びるＸガイド軸１５６は、移動台３の下部に形成されたスライドベース３ａに連結される。移動部材１５８は、Ｚガイド軸１５２が挿入される軸受と、Ｘガイド軸１５６が挿入される軸受とを備える。スライドベース３ａの後方に形成された孔１６０には、ジョイスティック５の操作軸が挿入される。

図３はＹ方向移動機構の一例を示す概略構成図である。Ｙ方向移動機構１００は、本体部３に固定されたパルスモータ１００ａによりギヤを介して送りネジ１０１を回転させる。送りネジ１０１の回転は、Ｙテーブル１０２に固設された雌ネジ部１０３を昇降させ、その結果、Ｙテーブル１０２を上下方向に移動させる。

ガイド軸１０４はＹテーブル１０２に固設されており、本体部３のフレーム３ａに取り付けられた軸受に沿って上下に移動する。雌ネジ部１０３には遮光板１０５が取り付けられており、本体部３のフレーム３ａ側には、遮光板１０５を検知するフォトセンサ１０６が取り付けられている。フォトセンサ１０６は、遮光板１０５を検知することにより、Ｙテーブル１０２が下限に下がったことを検知する。

図４はＸ方向移動機構とＺ方向移動機構の一例を示す概略構成図である。Ｘ方向移動機構１１０は、Ｙテーブル１０２に固設されたパルスモータ１１０ａにより送りネジ１１１を回転させる。送りネジ１１１の回転は、Ｘテーブル１１２に固設された雌ネジ部１１３を左右に移動させ、その結果、Ｘテーブル１１２を左右方向に移動させる。ガイド溝１１４はＹテーブル１０２に固設されており、ガイド軸１１５は、Ｘテーブル１１２に固設されている。

Ｚ方向移動機構１２０は、Ｘ方向移動機構１１０と同様な構成であり、パルスモータ１２０ａにより送りネジ１２１を回転させる。送りネジ１２１の回転は、Ｚテーブル１２２に固設された雌ネジ部１２３を前後（Ｚ方向）に移動させる。その結果、Ｚテーブル１２２を前後方向に移動させる。ガイド溝１２４はＸテーブル１１２に固設され、ガイド軸、１２５はＺテーブル１２２に固設されている。

上記実施形態においては、Ｙ方向移動機構１００、Ｘ方向移動機構１１０、Ｚ方向移動機構１２０について、送りネジを用いる構成としたが、これに限定されない。例えば、各移動機構は、ラック・アンド・ピニオン機構、クランク機構であってもよい。もちろん、各方向の移動機構が同じ構成である必要はなく、異なる方式の移動機構の組み合わせであってもよい。例えば、Ｘ方向の移動機構がクランク機構であって、Ｘ方向とＺ方向の移動機構が送りネジを用いた機構である装置構成であってもよい。

移動機構に設けられるモータとしては、パルスモータに限定されず、各種モータが利用できる。例えば、ＤＣモータ（直流モータ）が用いられてよい。もちろん、各方向のモータが同じ構成である必要はなく、異なる方式のモータの組み合わせであってもよい。例えば、ＸＹ軸に関してＤＣモータであって、Ｚ軸に関してパルスモータであってもよい。

図５は、移動台３に対する撮影部４の位置を検出するためのセンサの一例を示す概略構成図である。センサ２００は、各方向における移動台３に対する撮影部４の位置を検出するため、Ｘ移動位置センサ２０１、Ｙ移動位置検出センサ２０２、Ｚ移動位置センサ２０３を有する（図６参照）。センサ２００は、第１の可動範囲の限界位置に撮影部４が達したことを検出する一方、第２の可動範囲の限界位置に撮影部４が達したことを検出する。

Ｘ移動位置検出センサ２０１は、図５に示すように、Ｙテーブル１０２に固定されたフォトセンサ２２０ａ、２２０ｂ、及び２２０ｃ、遮光板２２１を備える。Ｘテーブル１１２に固定された遮光板２２１は、切り欠き部２２１ａが形成されている。フォトセンサ２２０ａ、フォトセンサ２２０ｂ、フォトセンサ２２０ｃは、それぞれ遮光板２２１による遮光状態の切り換わりを検出するために用いられる。

図５（ｃ）に示すように、Ｘ移動位置センサ２０１は、フォトセンサ２２０ｃにおける遮光状態の切り換わりのタイミングに応じて撮影部４（Ｘテーブル１１２）が基準位置に達したことを検出すると共に、遮光状態に応じて撮影部４が基準位置に対していずれの方向にあるか検出する。

図５（ｂ）、（ｄ）に示すように、Ｘ移動位置センサ２０１は、フォトセンサ２２０ｂにおける遮光状態の切り換わりのタイミングに応じて撮影部４が両側の第１の移動限界に達したことを検出する。Ｘ移動位置センサ２０１は、フォトセンサ２２０ｃの遮光状態に応じて第１の移動限界に達した方向を判別できる。

図５（ａ）、（ｅ）に示すように、Ｘ移動位置センサ２０１は、フォトセンサ２２０ａにおける遮光状態の切り換わりのタイミングに応じて撮影部４が両側の第２の移動限界に達したことを検出する。Ｘ移動位置センサ２０１は、フォトセンサ２２０ａの遮光状態に応じて第２の移動限界に達した方向を判別できる。

Ｚ移動位置センサ２０３は、Ｘ移動位置センサ２０１と基本的に同様の構成であり、基準位置、第１の移動限界、第２の移動限界のそれぞれに撮影部４が達したことを検出する。

基準位置は、通常、移動台３に対する撮影部４の可動範囲の中心に設定される。もちろん、基準位置は、中間位置であればよく、可動範囲の中心からずれた中間位置に設定される場合もありうる。

例えば、Ｘ方向の基準位置は、移動台３の中央位置であり、Ｙ方向の基準位置は可能範囲の中央位置であり、Ｚ方向の基準位置は、可動範囲の中央近傍である（中心位置からはずれている）。移動限界位置は、ＸＹＺの各方向の両側に設定され、撮影部４の可動範囲を規定する。ＸＹＺの各方向における可動範囲は、基準位置から各方向にそれぞれ一定距離離れている。

なお、フォトセンサとしては、上記構成においては、透過型のフォトセンサとしたが、これに限定されない。例えば、反射型フォトセンサが用いられてもよい。この場合、反射部材／非反射部材の組み合わせが、上記遮光板と切り欠き部の機能を果たす。

センサ２００は、上記構成に限定されず、移動台３に対する撮影部４の位置を検出できる構成であればよい。例えば、センサ２００は、原点センサとパルスモータを用いて撮影部４の位置を検出するセンサであってもよいし、ポテンショメータを用いて撮影部４の位置を検出するセンサであってもいし、ロータリーエンコーダを用いて撮影部４の位置を検出するセンサであってもよい。

図６は、撮影部４に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。図７は第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。光学系の全体構成は、照明光学系１０、受光光学系３０、正面投影光学系５０、第１投影光学系６０ａ，６０ｂ、第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ（図７参照）、内部固視光学系７０ａ〜７０ｇ、外部固視光学系７５ａ〜７５ｆ、前眼部観察光学系８０、Ｚアライメント検出光学系８５、を有する。照明光学系１０、受光光学系３０は、角膜内皮を撮影するための撮影光学系として用いられる。

照明光学系１０は、照明光源１２からの照明光を角膜Ｅｃに向けて斜めから照射する。照明光学系１０は、内皮撮影用の可視光を発する照明光源（例えば、可視ＬＥＤ、フラッシュランプ）１２、集光レンズ１４、スリット板１６、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー１８、投光レンズ２０、を有する。照明光源１２から発せられた光は、集光レンズ１４を介してスリット板１６を照明する。そして、スリット板１６を通過したスリット光は、ダイクロイックミラー１８を介して投光レンズ２０によって収束され、角膜に照射される。ここで、スリット板１６と角膜Ｅｃは、対物レンズ２０に関して略共役な位置に配置されている。

受光光学系３０は、内皮細胞を含む角膜Ｅｃからの反射光を撮像素子により受光することにより内皮細胞画像を取得する。受光光学系３０は、光軸Ｌ１に関して照明光学系１０と左右対称であり、対物レンズ３２、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー３４、マスク３５、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２、内皮細胞像を取得するための専用の第１の二次元撮像素子（例えば、二次元ＣＣＤイメージセンサ（Charge coupled device image sensor）、二次元ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）、等）４４を有する。マスク３５は、対物レンズ３２に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。第１結像レンズ３６、及び第２結像レンズ４２は、内皮像を撮像素子４４上に結像させる結像光学系を形成する。撮像素子４４は、受光光学系３０のレンズ系に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。

照明光学系１０による角膜反射光は、光軸Ｌ３方向（斜め方向）に向かい、対物レンズ３２によって収束された後、ダイクロイックミラー３４によって反射され、マスク３５にて一旦結像され、内皮細胞像を取得する際にノイズとなる光が遮光される。そして、マスク３５を通過した光は、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２を介して二次元撮像素子４４に結像される。これにより、高倍率の角膜内皮細胞像が取得される。なお、撮像素子４４の出力は、制御部９０に接続され、取得された細胞像は、メモリ９２に記憶される。また、細胞像はモニタ９５に表示される。

正面投影光学系５０は、正面から角膜Ｅｃに向けてアライメント指標を投影する。正面投影光学系５０は、赤外光源５１、投光レンズ５３、ハーフミラー５５、を有し、ＸＹアライメント検出用の赤外光を観察光軸Ｌ１方向から角膜Ｅｃに投影する。光源５１から発せられた赤外光は、投光レンズ５３により平行光束に変換された後、ハーフミラー５５により反射され、角膜Ｅｃの中心部に投影され、指標ｉ１０が形成される（図８参照）。

第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、斜めから角膜Ｅｃに向けて無限遠のアライメント指標を投影する。第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１に対して所定の角度でそれぞれ傾斜して配置されている。第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、赤外光源６１ａ、６１ｂと、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂと、をそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して無限遠の指標を投影する（図６参照）。なお、第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１を通る水平方向と略同一経線上に配置されている（図７参照）。

光源６１ａ、６１ｂから出射された光は、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂによりそれぞれコリメートされた後、角膜Ｅｃに投影され、指標ｉ２０、ｉ３０が形成される（図８参照）。

第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、複数の斜め方向から角膜Ｅｃに向けて有限遠のアライメント指標をそれぞれ投影する。第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、光軸Ｌ１に対しそれぞれ傾斜して配置されている。第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、赤外光源６６ａ〜６６ｄをそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して有限遠の指標を投影する。なお、第２投影光学系６５ａ、６５ｂは、光軸Ｌ１に対して上方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１に対して下方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ａ、６５ｂと、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１を挟んで上下対称な関係で配置されている。

ここで、光源６６ａ、６６ｂからの光は角膜Ｅｃの上部に向けて斜め上方向から照射され、光源６６ａ、６６ｂの虚像である指標ｉ４０、ｉ５０が形成される。また、光源６６ｃ、６６ｄからの光は角膜Ｅｃの下部に向けて斜め下方向から照射され、光源６６ｃ、６６ｄの虚像である指標ｉ６０、ｉ７０が形成される（図８参照）。

上記のような指標投影光学系によれば、指標ｉ１０は、眼Ｅの角膜頂点に形成される（図８参照）。また、第１投影光学系６０ａ、６０ｂによる指標ｉ２０、ｉ３０は、指標ｉ１０と同じ水平位置において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。さらに、第２投影光学系６５ａ、６５ｂによる指標ｉ４０、ｉ５０は、指標ｉ１０より上方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。第２投影光学系６５ｃ、６５ｄによる指標ｉ６０、ｉ７０は、指標ｉ１０より下方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。

内部固視光学系７０ａ〜７０ｇは、眼Ｅに対して内部から固視標を投影する。内部固視光学系７０ａ〜７０ｇは、可視光源（固視灯）７１ａ〜７１ｇ、投光レンズ７３、可視反射・赤外透過のダイクロイックミラー７４、を有する。光源７１から発せられた可視光は、投光レンズ７３により平行光束に変換された後、ダイクロイックミラー７４により反射され、眼Ｅの眼底に投影される。また、図示無き外部固視光学系が前述の第１投影光学系及び第２投影光学系の近傍に配置される。

内部固視光学系７０ａ〜７０ｉは、光軸Ｌ４に対して直交する方向に関して異なる位置に配置される複数の固視標を有し、眼Ｅの固視方向を各方向に誘導する。内部固視光学系７０ａ〜７０ｉは、撮影部４の内部に設けられる。例えば、可視光源７１ａは、光軸Ｌ４近傍に配置され、眼Ｅを正面方向に誘導することにより角膜の中心部の内皮画像を得るために用いられる。また、複数の可視光源７１ｂ〜７１ｉは、光軸Ｌ４を中心とする同一円周上に配置され、被検者から見て、所定角度毎に配置されている。図６では、０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の各位置に４５度ずつ配置されている。可視光源７１ｂ〜７１ｉは、眼Ｅの視線方向を周辺方向に誘導することにより角膜中心の周辺における内皮画像を得るために用いられる。

外部固視光学系７５ａ〜７５ｆは、外部から固視標を投影する。外部固視光学系７５ａ〜７５ｆは、ＸＹ方向に関して異なる位置に配置される複数の固視標を有し、被検眼の固視方向を内部固視光学系７０より大きく振らせる。外部固視光学系７５ａ〜７５ｆは、撮影部３の外側であって、眼Ｅ側に設けられる。例えば、外部固視光学系７５ａ〜７５ｆは、可視光源（固視灯）７６ａ〜７６ｆを有し、光軸Ｌ１を中心とする同一円周上で、被検者から見て、２時、４時、６時、８時、１０、１２時の各位置に配置されている。可視光源７６ａ〜７６ｆは、眼Ｅの視線方向を周辺方向に誘導することにより角膜の周辺部における内皮画像を得るために用いられる。この場合、可視光源７１ｂ〜７１ｇによって取得される画像よりさらに外側の内皮細胞像が取得される。

例えば、角膜下部を撮影する場合、固視灯（固視標）の位置が上方に設定され、眼Ｅの固視が上方向に誘導される。また、角膜上部を撮影する場合、固視灯（固視標）の位置が下方に設定され、眼Ｅの固視が下方向に誘導される。

図２に戻る。前眼部観察光学系８０は、前眼部像を正面から観察する。前眼部観察光学系８０は、対物レンズ８２、前眼部正面像を取得するための二次元撮像素子８４、を有し、第１の撮像素子４４とは異なる第２の撮像素子８４を有し、前眼部像及びアライメント指標を第２撮像素子８４により撮像する。二次元撮像素子８４としては、例えば、２次元ＣＣＤイメージセンサ、二次元ＣＭＯＳが用いられる。

図示なき前眼部照明光源により照明された前眼部は、ダイクロイックミラー７５、ハーフミラー５５、対物レンズ８２を介して二次元撮像素子８４に撮像される。また、同様に、正面投影光学系５０、第１投影光学系６０ａ，６０ｂと、第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ、による角膜反射像は二次元撮像素子８４に受光される。

撮像素子８４の出力は制御部９０に接続され、図８に示すように、モニタ９５には、撮像素子８４によって撮像された前眼部像が表示される。なお、モニタ９５上に電子的に表示されるレチクルＬＴは、ＸＹアライメントの基準を示している。なお、観察光学系８０は、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出するための検出光学系を兼用する。

Ｚアライメント検出光学系８５は、眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向におけるアライメント状態を検出する。Ｚアライメント検出光学系８５は、角膜Ｅｃに向けて斜め方向から検出用光束を投光する投光光学系８５ａと、投光光学系８５ａによる角膜反射光束を受光する受光光学系８５ｂと、を有する。そして、投光光学系８５ａの光軸Ｌ２と受光光学系８５ｂの光軸Ｌ３は、観察光軸Ｌ１に関して左右対称な位置に配置される。

投光光学系８５ａは、例えば、赤外光を発する照明光源８６、集光レンズ８７、ピンホール板８８、レンズ２０からなる。ここで、ピンホール板８８と角膜Ｅｃは、レンズ２０に関して略共役な位置に配置される。受光光学系８５ｂは、例えば、レンズ３２、一次元受光素子（ラインセンサ）８９からなる。ここで、一次元受光素子８９と角膜Ｅｃは、レンズ３２に関して略共役な位置に配置される。

光源８６から出射された赤外光は、集光レンズ８７を介してピンホール板８８を照明する。そして、ピンホール板８８の開口を通過した光は、レンズ２０を介して角膜Ｅｃに投光される。そして、その角膜反射光は、レンズ３２、ダイクロイックミラー３４を介して受光素子８９にて受光される。

受光素子８９の出力は制御部９０に接続され、眼Ｅに対するＺアライメント検出に利用される。ここで、受光素子８９上に受光されるアライメント光束は、Ｚ方向における撮影部４と眼Ｅとの位置関係によって受光位置が変化される。例えば、制御部９０は、受光素子８９からの検出信号において角膜反射光の位置を検出し、Ｚ方向のアライメント状態を検出する。なお、受光素子８９を用いたアライメント検出は、眼Ｅに対する精密なアライメントのために利用される。

制御部９０は、装置全体の制御を行う。そして、制御部９０には、回転ノブ５ａ、開始スイッチ５ｂ、移動機構１００、１１０、１２０、センサ２００（２０１、２０２、２０３）、二次元撮像素子４４、８４、各光源、記憶手段としてのメモリ９２、モニタ９５、操作部９６、が接続されている。

例えば、制御部９０は、モニタ９５の表示を制御する。制御部９０は、センサ２００からの検出信号に基づいて移動台３に対する撮影部４の位置情報を得る。

本実施形態の装置は、眼Ｅと撮影部４との相対的な位置関係を検出できる。制御部９０は、アライメント指標の受光結果に基づいてＸＹＺ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出する。例えば、制御部９０は、撮像素子８４において撮像面と観察光軸Ｌ１が交わる座標位置（アライメント基準位置）を光軸Ｌ１の位置として予め設定すると共に、眼Ｅに対する光軸Ｌ１のアライメントずれとずれ方向を検出（算出）する。制御部９０は、受光素子８９の受光結果に基づいて眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向のアライメント状態を検出する。制御部９０は、その検出結果に基づいて撮影部４の移動を指令する信号を出力する。

＜オートアライメント／オートトラッキング＞
本実施形態の装置は、眼Ｅと撮影部４の相対位置の検出結果に基づいて眼Ｅに対する自動アライメントと眼Ｅに対する自動トラッキングを作動させる。例えば、制御部９０は、眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれに関する情報に基づいて眼Ｅと撮影部４が所定の位置関係となるように移動機構１００、１１０、１２０の各モータ１００ａ、１１０ａ、１２０ｂを制御する。

自動アライメントでは、制御部９０は、眼Ｅと撮影部４とが大きく離れた状態から、眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれが許容範囲に入るように撮影部４を移動させる。自動トラッキング制御では、制御部９０は、前述の自動アライメント完了後、アライメントずれが許容範囲から外れてしまったとき、再度、アライメントずれが許容範囲内に入るように撮影部４を移動させる。

＜撮影部４の可動範囲変更＞
概して、制御部９０は、撮影光学系（１０、３０）の作動前において、駆動機構（１００、１１０、１２０）による撮影部４の可動範囲を第１の可動範囲（図１０のＡ１Ｌ、Ａ１Ｒ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）に制限する一方、撮影光学系の作動中において、撮影部４の初期位置からの移動方向に関して可動範囲を第２の可動範囲（図１０のＡ１Ｌ、Ａ１Ｘ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）に広げる。

本実施形態において、制御部９０は、水平方向に関して、駆動機構（１００、１１０、１２０）による撮影部４の可動範囲を第１の可動範囲（図１０のＡ１Ｌ、Ａ１Ｒ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）から第２の可動範囲（図１０のＡ１Ｌ、Ａ１Ｘ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）に変更する。

図１０は、撮影部４の移動台３に対する可動範囲を示す例である。例えば、制御部９０は、撮影前の段階において移動機構１００、１１０、１２０の可動範囲を第１可動範囲に制限する一方、撮影中において移動機構１００、１１０、１２０の可動範囲を第１の可動範囲より広い第２可動範囲に変更する。各移動機構の可動範囲をすべて変更する必要はなく、各移動機構の一つに関して可動範囲が変更されることもありうる。

例えば、制御部９０は、基準位置Ｓ（初期位置）からＸＺ方向にそれぞれ５ｍｍの領域を第１可動範囲Ａ１として設定する。第１可動範囲Ａ１の設定によって、ＸＺ方向の各方向における両側又は片側に第１の移動限界（Ａ１Ｌ、Ａ１Ｒ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）が設定される。

一方、制御部９０は、基準位置からＸＺ方向にそれぞれ８ｍｍの領域を第２の可動範囲Ａ２として設定する。第２可動範囲Ａ２の設定によって、ＸＺ方向の各方向における両側又は片側に第２の移動限界（Ａ１Ｌ、Ａ１Ｘ、Ａ１Ｆ、Ａ１Ｂ参照）が設定される。第２の可動範囲Ａ２は、第１の可動範囲Ａ１より各方向に３ｍｍ広い。

本実施形態では、制御部９０は、センサ２００によって検出される撮影部４の位置情報に基づいて撮影部４の可動範囲を制限する。例えば、可動範囲が第１可動範囲Ａ１に設定された場合では、制御部９０は、図５（ｂ）、図５（ｄ）に示すように、撮影部４の第１の移動限界への到達がセンサ２００によって検出されたとき、移動限界に達した方向に対応する移動機構（１００〜１２０）の駆動を停止する。

一方、可動範囲が第２可動範囲Ａ２に設定された場合では、制御部９０は、図５（ａ）、図５（ｅ）に示すように、撮影部４の第２の移動限界への到達がセンサ２００によって検出されたとき、移動限界に達した方向に対応する移動機構（１００〜１２０）の駆動を停止する。

＜装置の動作、使用形態＞
以上のような構成を備える装置において、そのアライメント動作について説明する。図８は角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、図８（ａ）はアライメントずれがある場合の表示例であり、図８（ｂ）はアライメントが適正な状態における表示例である。電源投入時又は撮影終了後のイニシャライズ後において、制御部９０は、センサ２００からの検出信号に基づいて移動機構１００、１１０、１２０を制御し、撮影部４を基準位置に予め位置させる。

光源７１が点灯され、眼Ｅの固視方向が正面に誘導される。検者は、被検者に固視標を注視させる。検者は、モニタ９５に表示された前眼部像を参考として、ジョイスティック５のマニュアル操作によって移動台３を移動させることにより、眼Ｅに対する撮影部４のラフなアライメントを行う。

上記のようにしてラフなアライメントが行われると、図８（ａ）に示すように、拡散光による角膜指標像が撮像素子８４の受光面に検出される。制御部９０は、画像の左上の座標位置から、画面の右下に向かって輝点を探索する。そして、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０が検出されるのに応じて、制御部９０は、検出された輝点の位置を検出する。

制御部９０は、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０からなる矩形の中心位置を略角膜頂点として検出することによって、ＸＹ方向におけるアライメントずれ方向／偏位量を検出する。そして、制御部９０は、移動機構１００、１１０の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、広範囲での自動アライメントが可能となる。

指標像ｉ１０が検出されるのに応じて、制御部９０は、上記指標像ｉ４０〜ｉ７０によるアライメントを終了し、指標像ｉ１０を用いたアライメントを行う。制御部９０は、指標像ｉ１０と、指標像ｉ４０〜ｉ７０とをその位置関係から判別する。

制御部９０は、指標像ｉ１０の座標位置を角膜頂点位置として検出する。制御部９０は、検出された角膜頂点位置に対する光軸Ｌ１のＸＹ方向におけるアライメントずれ方向／偏位量を検出する。制御部９０は、検出されたずれ方向／偏位量に基づいて移動機構１００、１１０の駆動を制御し、眼Ｅに対するアライメントずれが所定の許容範囲（例えば、±１ｍｍ領域）に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。

例えば、制御部９０は、移動機構１００、１１０をそのずれ量分駆動させることにより、眼Ｅの角膜頂点と観察光軸Ｌ１とを一致させる。検出されたずれ量が右方向に関してＤ１ｍｍの場合、制御部９０は、撮影部４が右方向にＤ１分移動するように移動機構１１０を駆動する。

制御部９０は、指標像ｉ１０が許容範囲内に入ったか否かを判定する。指標像ｉ１０が許容範囲内に入ると、制御部９０は、各移動機構の駆動を停止することにより、自動アライメントの作動を停止する。

ＸＹアライメントが一旦完了した後、指標像ｉ１０が許容範囲から外れた場合、制御部９０は、自動トラッキングを作動させる。例えば、制御部９０は、アライメントずれの方向とずれ量に基づいて、眼Ｅの角膜頂点と観察光軸Ｌ１が一致するように移動機構１００、１１０を駆動させる。これにより、一旦許容範囲から外れた指標像ｉ１０が許容範囲に戻るため、観察光軸Ｌ１は角膜頂点に対して適正なアライメントに復帰される。

＜Ｚ方向の自動アライメント＞
上記のようにして指標像ｉ１０が撮像素子８４によって検出されるようになると、同様に、無限遠の指標像ｉ２０、ｉ３０が撮像素子８４によって検出される。制御部９０は、検出された無限遠の指標像ｉ２０、ｉ３０の間隔と有限遠の指標像ｉ６０、ｉ７０の間隔とを比較することにより眼Ｅに対するＺ方向のアライメントずれ方向／偏位量を求める（第１のアライメント検出）。制御部９０は、移動機構１２０の駆動を制御し、Ｚ方向のアライメントずれが所定のアライメント許容範囲に入るように撮影部４をＺ方向に移動させる（第１の自動アライメント）。

制御部９０は、測定部３が作動距離方向にずれた場合に、前述の無限遠指標ｉ２０、ｉ３０の間隔がほとんど変化しないのに対して、有限遠の指標像ｉ６０、ｉ７０の像間隔が変化するという特性を利用して、Ｚ方向のアライメントずれを求める（詳しくは、特開平６−４６９９９号参照）。なお、指標像ｉ６０、ｉ７０の代わりに、指標像ｉ４０、ｉ５０が利用されてもよい。また、光軸Ｌ１からの指標の距離（指標高さ）に基づいてＺアライメントが検出されてもよい。

そして、制御部９０は、第１のＺアライメント検出においてアライメント状態が適正であるという判定結果に応じて、第１自動アライメントの作動を停止すると共に、検出光学系８５を用いた第２のＺアライメント検出及びその検出結果に基づく第２の自動アライメントを作動させる。

制御部９０は、光源８６を点灯させアライメント光束を角膜Ｅｃに投光する（光源８６を予め点灯させていてもよい）と共に、その角膜反射光束を受光素子８９にて検出する。制御部９０は、受光素子８９からの受光結果に基づいて移動機構１２０の駆動を制御し、撮影部４をＺ方向に移動させる。

例えば、制御部９０は、受光素子８９から出力される受光信号に基づいて角膜上皮からの反射光束に対応するピークＰを検出することによって、受光素子８９上における上皮ピークの位置Ｐｚを検出する（図９参照）。制御部９０は、上皮からの反射光束に基づく受光信号のピークが受光素子８９上の所定位置（例えば、中心位置）にくるように駆動部６を駆動させる。

Ｚアライメントが一旦完了した後、ずれ量が許容範囲から外れた場合、制御部９０は、Ｚ方向のトラッキングを作動させる。例えば、制御部９０は、撮像素子８４又は受光素子８９を用いて得られるアライメントずれの方向とずれ量に基づいて、眼Ｅと撮影部４との作動距離が適正になるように移動機構１２０を駆動させる。これにより、一旦許容範囲から外れた位置Ｐｚが許容範囲に戻るため、観察光軸Ｌ１は角膜頂点に対して適正なアライメントに復帰される。

上記画像取得開始前の位置合わせにおいて、指標像がアライメント完了の許容範囲内に入らないまま、撮影部４が第１の移動限界に到達した場合、制御部９０は、センサ２００からの検出結果に基づいて、移動限界に達した方向に関して移動機構（１００〜１２０）の移動を停止する。

制御部９０は、移動限界に達した方向に対応する報知表示をモニタ９５上に表示することにより、検者に移動方向を報知する。検者によるアライメントの微調整により移動限界が解除されると、自動トラッキングが再び作動する。

前述したアライメント動作によって、ＸＹＺ方向のアライメント状態がアライメント完了の条件を満たしたという結果（撮影動作開始のトリガ）に応じて、制御部９０は、照明光学系１０及び受光光学系３０を作動させることにより角膜内皮の静止画像を複数枚取得する。

例えば、制御部９０は、光源１２を連続的に点灯させると共に、光源１２から出射された可視照明光によって取得される角膜での反射光を二次元撮像素子４４にて検出する。制御部９０は、移動機構１２０の駆動が撮影動作に同期するように，所定のステップにて撮影部４を眼Ｅに向かって前進させる。撮影部４のＺ方向への移動によってＺ方向における撮影位置が変更される。撮影部４のＺ方向への移動中において、制御部９０は、ＸＹ方向におけるオートトラッキングの作動を継続する。なお、オートトラッキングの作動時においては、移動機構１２０の駆動を停止し、ＸＹ方向に関するアライメントずれが許容範囲を満たしたとき、移動機構１２０の駆動を再開するようにしてもよい。

制御部９０は、撮影部４の前進動作を継続させ、撮像素子４４から連続的に出力される画像を随時メモリ９２に記憶させていく。二次元撮像素子４４は、そのフレームレートに合わせて撮像信号を随時制御部９０に出力する。このような動作によって内皮画像が複数取得される。

制御部９０は、内皮画像の連続取得中において、制御部９０は、第１の可動範囲Ａ１より広い第２の可動範囲Ａ２を移動機構１１０、１２０の可動範囲として設定する。例えば、制御部９０は、画像取得開始の指令信号に応じて、移動機構の可動範囲を拡大させる。

撮影部４が第２の移動限界に到達した場合、制御部９０は、センサ２００からの検出結果に基づいて、移動限界に達した方向に関して移動機構１１０、１２０の移動を停止する。なお、制御部９０は、移動限界に達した方向に対応する報知表示をモニタ９５上に表示してもよい。

所定枚数の画像が取得された後、制御部９０は、出力画像の内、ある条件（例えば、内皮細胞像が適正に取得されている）を満たす画像を静止画としてメモリ９２に記憶させる。制御部９０は、予め設定された所定枚数をメモリ９２に記憶するようにしてもよい。制御部９０は、メモリ９２に記憶された撮影画像をモニタ９５に出力する。

以上のようにすれば、撮影前のアライメント制御及びトラッキング制御によって検者の手間を軽減すると共に、内皮画像の連続取得中において撮影部４が移動限界に達する可能性を軽減できる。このため、アライメントから撮影完了までの流れをスムーズに行うことができる。

例えば、撮影前の位置合わせにおいて、移動限界の近くまで撮影部４が移動してしまう場合がありうる。以下では、可動範囲が基準位置から各方向に関して５ｍｍとする。仮に、ＸＹＺ方向のアライメントが完了した時点で、既に移動限界近くまで撮影部４が移動していた（例えば、右方向に４．８ｍｍ）とすると、移動機構は、撮影部４をその移動方向に関して０．２ｍｍしか移動できない。内皮画像を連続的に取得するとき、眼Ｅの固視微動等によってその移動方向に関して眼Ｅが０．２ｍｍ以上動いたとすると、撮影部４は、その方向に０．２ｍｍしか移動できないから、撮影部４を眼Ｅに対してトラッキングさせることができない。

そこで、前述のように画像取得の前段階において撮影部４の可動範囲を制限し、画像取得中において撮影部４の可動範囲を広くすることによって、撮影部４は、撮影前の移動限界を超えた範囲へ移動できる。したがって、画像を取得する前段階において、撮影部４が第１の移動限界付近にあった場合であっても、画像取得中において、移動方向に３ｍｍの余りが生じる。このため、移動方向に関して眼Ｅが２ｍｍ移動した場合であっても、撮影部４は移動限界に達することなく、眼Ｅに対するトラッキングを継続できる。

Ｚ方向に関しても、画像を取得する前段階において、撮影部４が第１の移動限界付近にあった場合であっても、画像取得中において、移動方向に関してトラッキングを作動できる程度の余りが生じる。このため、Ｚ方向に撮影部４を移動させながらの画像の連続取得中に、撮影部４が移動限界に達してしまうというケースを回避できる。なお、上記実施形態においては、撮影部４を前進させながら内皮を連続的に取得する構成としたが、撮影部４を眼Ｅに対して後退させながら内皮を連続的に取得する構成であっても、本実施形態の装置の技術の適用は可能である。

上記実施形態においては、ＸＺ方向の各方向に関して撮影部４の可動範囲を変更する構成について説明したが、これに限定されない。本装置は、画像取得を開始するときの基準位置に対する撮影部４の移動方向において可動範囲を広くすればよい。例えば、制御部９０は、基準位置に対する撮影部４の移動方向のみに関して可動範囲を広くし、他の方向に関しては特に変更しなくてもよい。制御部９０は、第２の可動範囲を設定するセンサを設ける必要はなく、撮影部４が第１の移動限界を越えたときの駆動停止制御を解除するようにしてもよい。

上記実施形態においては、静止画像の取得を開始するための所定のトリガ（ＸＹＺアライメント完了情報）に応じて可動範囲を変更することにより、撮影に適したアライメント状態において可動範囲が変更される。このため、連続撮影における移動範囲の余地を確実に確保できる。ただし、上記構成に限定されるものではなく、他の構成であっても本装置の技術の適用は可能である。例えば、ＸＹＺの各方向のアライメントが完了した時点で、それぞれ、各方向における可動範囲を変更する構成であってもよい。また、第１投影光学系６０ａ，６０ｂによって形成されるアライメント指標を用いたラフなアライメントが完了時点で可動範囲を変更する構成であってもよい。

なお、上記実施形態では、角膜内皮細胞撮影装置を例にとって説明したが、これに限定されない。例えば、本装置の技術は、眼底カメラ、光干渉断層計などの眼科撮影装置において、眼の所定部位を連続的に撮影する際の前眼部アライメント及びトラッキングに適用できる。例えば、前眼部観察光学系と眼底カメラ光学系を備える撮影部を持つ眼底カメラにおいて、移動台に対する撮影部４の可動範囲に関して、撮影前に対して連続取得中の可動範囲を広くする構成が設けられる。

なお、上記実施形態では、複数の静止画像を取得するときに撮影部４をＺ方向に移動させる構成としたが、これに限定されない。例えば、撮影部４をＸＹ方向（例えば、左右方向）に移動させながら複数の静止画像を取得する構成であっても、本装置の技術の適用は可能である。

なお、上記実施形態において、静止画像を連続的に取得する構成は、撮像素子のフレームレートにおける１フレーム間隔で連続的に画像を得る構成に限定されない。すなわち、所定間隔（例えば、２フレーム間隔）で静止画像を取得する構成であってもよい。

なお、アライメント状態を検出する場合、角膜反射光の検出に限定されない。例えば、制御部９０は、前眼部像を処理して瞳孔中心位置を検出し、その検出結果に基づいてアライメントずれを検出するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、センサ２００からの検出信号に基づいて制御部９０が移動機構１００、１１０、１２０の駆動を制御することによって移動範囲を変更する構成としたが、これに限定されない。例えば、メカニカルな機構により移動台３に対する撮影部４の移動を規制する規制機構を設けるようにしてもよい。規制機構としては、例えば、移動方向に関する電動ロック機構が設けられる。

本発明は、以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

本実施形態に係る眼科撮影装置の外観側方構成図である。以下、角膜内皮細胞撮影装置（スペキュラマイクロスコープ）を例にとって説明する。 摺動機構の一例を示す概略構成図である。 Ｙ方向移動機構の一例を示す概略構成図である。 Ｘ方向移動機構とＺ方向移動機構の一例を示す概略構成図である。 撮影部の位置を検出するためのセンサの一例を示す概略構成図である。 撮影部に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。 第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。 角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図である。 ラインセンサ上に検出された上皮ピークについて示す図である。 撮影部４の移動台３に対する可動範囲を示す例である。

１ 基台
３ 移動台
４ 撮影部
８４ 撮像素子
８９ 一次元受光素子
９０ 制御部
１００ Ｙ方向（上下方向）移動機構
１１０ Ｘ方向（左右方向）移動機構
１２０ Ｚ方向（前後方向）移動機構
２００ センサ
２０１ Ｘ移動位置センサ
２０２ Ｙ移動位置検出センサ
２０３ Ｚ移動位置センサ

Claims (3)

1. 基台と、基台の上に水平方向に移動可能に配置された移動台と、被検者眼の所定部位を撮影するための撮影光学系を備え前記移動台の上に配置された撮影部と、移動台に対して撮影部を３次元方向に移動させる駆動機構と、
   被検眼からの反射光を受光するセンサを有し、センサからの受光信号に基づいて被検者眼に対する撮影部のアライメントずれを検出するアライメントずれ検出手段と、
   前記アライメントずれ検出手段からの検出結果に基づいて駆動機構を制御すると共に、前記撮影光学系を作動させて前記所定部位の静止画像を複数枚取得する制御手段と、
   前記撮影光学系の作動前において、前記駆動機構による撮影部の可動範囲を第１の可動範囲に制限する一方、前記撮影光学系を作動させて前記所定部位の静止画像を複数枚取得する際、前記撮影部の初期位置からの移動方向に関して前記可動範囲を第２の可動範囲に広げる可動範囲変更手段を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記可動範囲変更手段は、水平方向に関して、前記駆動機構による撮影部の可動範囲を第１の可動範囲から第２の可動範囲に変更する請求項１の眼科撮影装置。
3. 前記移動台に対する前記撮影部の位置を検出するためのセンサを有し、前記可動範囲変更手段は、前記センサの検出信号に基づいて第１の可動範囲に関して駆動機構の駆動を停止する請求項１〜２のいずれかの眼科撮影装置。

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