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技術 角膜撮影装置

出願人 株式会社トーメーコーポレーション
発明者 渡邉拓
出願日 2014年4月1日 (7年6ヶ月経過) 出願番号 2014-075418
公開日 2015年11月9日 (5年11ヶ月経過) 公開番号 2015-195969
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード Y座標 後退制御 前進制御 両端エッジ 反転作動 撮像用光源 矩形枠形状 各照明光源
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年11月9日)のものです。
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図面 (14)

課題

特別な制御を行うことなく、簡易な方法により最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能な角膜撮影装置を提供すること。

解決手段

検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得し、取得した角膜内皮像を解析した解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出して、XYアライメントを行うようにした。

概要

背景

従来から、眼疾患の有無判断や眼の術後経過の診断などに際して、角膜、特に角膜内皮細胞状態を観察することが行われている。

このような角膜内皮の細胞状態を観察するに際して、被検眼に対して非接触で角膜内皮細胞撮像することの出来る角膜撮影装置が知られている。この角膜撮影装置は、照明光学系によりスリット状の照明光を被検眼の角膜に斜めから照射して、角膜からの反射光撮像光学系で受光して角膜内皮細胞を撮像するようになっている。

ところで、角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから、角膜撮影装置においては、鮮明な角膜内皮細胞の合焦像を得ることが難しいという問題がある。特に、角膜撮影装置においては、スリット状の照明光を採用していることから、角膜上皮角膜実質による反射光による悪影響を回避して鮮明な角膜内皮細胞を得るためには、照明光学系および撮像光学系における合焦位置を正確に角膜内皮細胞の位置に位置合わせする必要があり、特に、角膜内皮細胞に対するZ方向(前後方向)のアライメントが重要とされているが、上述のように角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから困難とされていた。

特許文献1には、角膜表面(角膜上皮)に対しアライメント光を照射し、その反射光(輝点)を本体内部のアライメント検出センサで検出してXY位置のアライメントを行い、別のアライメント光を被検眼の角膜に対し斜めから入射し、その反射像を1次元CCDで受光し、その受光信号から照明光学系および撮像光学系の合焦位置(Z座標)を検出し、検出された合焦位置を一度、角膜の後方(角膜内皮細胞より後方の房水に満たされた位置)に移動させた後、光学系を後退移動させて合焦位置を前方(角膜方向)に移動し、合焦位置を前方方向(Z方向)に移動中に角膜の後端側の反射光が検出されたことに基づいて角膜撮影を開始し、連続的に複数枚撮影する方法が開示されている。

そして、撮影された複数の撮影画像光量レベルコントラストに基づいて撮影画像を取捨選択することにより、精度の高い角膜内皮像が取得できるとしている。

上記のように、特許文献1に係る構成によれば、角膜の後端(角膜内皮細胞の最下端部)から角膜内皮細胞の全領域に渡って合焦位置を移動し連続的に角膜撮影を行い、撮影された複数枚の撮影画像を取捨選択することによって、角膜内皮細胞像を高精度に且つ優れた効率を持って撮像することができるとしている。

概要

特別な制御を行うことなく、簡易な方法により最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能な角膜撮影装置を提供すること。被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得し、取得した角膜内皮像を解析した解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出して、XYアライメントを行うようにした。

目的

本発明は、上述の課題を解決するものであり、特別な制御を行うことなく、簡易な方法により最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能な角膜撮影装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、スリット光束による被検眼の角膜からの反射光束受光して角膜像を撮像する光電素子を備えた撮像光学系とを備え、それら照明光学系及び撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得する取得手段と、取得した角膜内皮像を解析する解析手段と、解析手段から得られた解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出する算出手段と、算出結果に基づいて、XYアライメントを行うアライメント手段とを備えたことを特徴とする角膜撮影装置。

請求項2

X(Z)座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像(スリット画像)から角膜内皮細胞両端エッジ位置を検出し、その検出結果から算出することを特徴とする請求項1に記載の角膜撮影装置。

請求項3

Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)の輝度値分布状態から算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。

請求項4

Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)のコントラスト値の分布状態から算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。

請求項5

Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。

技術分野

0001

本発明は、被検眼に対して照明光照射して、被検眼の角膜からの反射光受光することによって角膜像を撮像する角膜撮影装置に関するものである。

背景技術

0002

従来から、眼疾患の有無判断や眼の術後経過の診断などに際して、角膜、特に角膜内皮細胞状態を観察することが行われている。

0003

このような角膜内皮の細胞状態を観察するに際して、被検眼に対して非接触で角膜内皮細胞を撮像することの出来る角膜撮影装置が知られている。この角膜撮影装置は、照明光学系によりスリット状の照明光を被検眼の角膜に斜めから照射して、角膜からの反射光を撮像光学系で受光して角膜内皮細胞を撮像するようになっている。

0004

ところで、角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから、角膜撮影装置においては、鮮明な角膜内皮細胞の合焦像を得ることが難しいという問題がある。特に、角膜撮影装置においては、スリット状の照明光を採用していることから、角膜上皮角膜実質による反射光による悪影響を回避して鮮明な角膜内皮細胞を得るためには、照明光学系および撮像光学系における合焦位置を正確に角膜内皮細胞の位置に位置合わせする必要があり、特に、角膜内皮細胞に対するZ方向(前後方向)のアライメントが重要とされているが、上述のように角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから困難とされていた。

0005

特許文献1には、角膜表面(角膜上皮)に対しアライメント光を照射し、その反射光(輝点)を本体内部のアライメント検出センサで検出してXY位置のアライメントを行い、別のアライメント光を被検眼の角膜に対し斜めから入射し、その反射像を1次元CCDで受光し、その受光信号から照明光学系および撮像光学系の合焦位置(Z座標)を検出し、検出された合焦位置を一度、角膜の後方(角膜内皮細胞より後方の房水に満たされた位置)に移動させた後、光学系を後退移動させて合焦位置を前方(角膜方向)に移動し、合焦位置を前方方向(Z方向)に移動中に角膜の後端側の反射光が検出されたことに基づいて角膜撮影を開始し、連続的に複数枚撮影する方法が開示されている。

0006

そして、撮影された複数の撮影画像光量レベルコントラストに基づいて撮影画像を取捨選択することにより、精度の高い角膜内皮像が取得できるとしている。

0007

上記のように、特許文献1に係る構成によれば、角膜の後端(角膜内皮細胞の最下端部)から角膜内皮細胞の全領域に渡って合焦位置を移動し連続的に角膜撮影を行い、撮影された複数枚の撮影画像を取捨選択することによって、角膜内皮細胞像を高精度に且つ優れた効率を持って撮像することができるとしている。

先行技術

0008

特許第4916255号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかし、特許文献1のような角膜上皮の輝点を用いたXYアライメントは、角膜上皮の頂点位置と角膜内皮細胞の頂点位置(XY座標)が必ずしも一致するものではないため、最適なXY座標位置での角膜内皮細胞の画像を取得することが困難であった。

0010

また、角膜内皮細胞の撮像中もXYアライメントを行う必要があり、特許文献1では角膜内皮細胞の撮像の合間に実施するようになっている。この場合、XYアライメント光が角膜内皮細胞を撮像に入り込まないよう常時、撮像用の照明光とXYアライメント光に対して光源切換え制御を行う必要がある。

0011

さらに、前後方向(Z軸方向)に移動させながら所定時間間隔で連続して複数枚の画像を撮影し、撮影した複数枚の画像の中から、光量レベルやコントラストに基づいて良好な画像を選択する方法は、必ずしもZ位置の最適位置での画像を取得できるわけではない。

0012

本発明は、上述の課題を解決するものであり、特別な制御を行うことなく、簡易な方法により最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能な角膜撮影装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、スリット光束による被検眼の角膜からの反射光束を受光して角膜像を撮像する光電素子を備えた撮像光学系とを備え、それら照明光学系及び撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得する取得手段と、取得した角膜内皮像を解析する解析手段と、解析手段から得られた解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出する算出手段と、算出結果に基づいて、XYアライメントを行うアライメント手段とを備えたことを特徴とする。

0014

角膜内皮細胞が取得可能な位置までは角膜上皮の輝点を用いた従来のXYアライメントを実施し、角膜内皮細胞が取得可能な位置で連続して角膜内皮像を取得し、取得した角膜内皮像を解析し、その解析結果から現在のXY座標の位置ずれ量に基づいてXYアライメントを行うことにより、最適位置での角膜内皮細胞の画像を取得することが可能になる。

0015

また、本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1にかかる角膜撮影装置において、X(Z)座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像(スリット画像)から角膜内皮細胞像の両端エッジ位置を検出し、その検出結果から算出することを特徴とする。

0016

角膜内皮細胞像の左右(X方向)のエッジ位置を検出し、検出した左右のエッジ位置から角膜内皮細胞像の左右方向に中心位置を求め、その位置と取得した細胞画像の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なX(Z)座標アライメントが可能である。

0017

また、本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)の輝度値分布状態から算出することを特徴とする。

0018

Y座標方向の所定領域(例えば10画素程度)毎でその領域における画素値合計値各所定領域の輝度値として、Y座標方向の分布状態を検出し、輝度値のピーク値の位置と細胞画像のY座標方向(上下方向)の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なY座標アライメントが可能である。

0019

また、本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)のコントラスト値の分布状態から算出することを特徴とする。

0020

Y座標方向の所定領域(例えば10画素程度)毎で隣合う画素間の差の絶対値の合計値を各所定領域のコントラスト値として、Y座標方向の分布状態を検出し、コントラスト値のピーク値の位置と細胞画像のY座標方向(上下方向)の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なY座標アライメントが可能である。

0021

また、本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出することを特徴とする。

0022

取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出し、その面積が最大になる位置にY座標アライメントを行うことにより、精密なY座標アライメントが可能である。

発明の効果

0023

上記のように、本発明にかかる角膜撮影装置は、特別な制御を行うことなく、かつ、簡易な方法で、最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能なのである。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態としての光学系を説明するための説明図。
本発明の一実施形態としての角膜撮影装置を説明するための説明図。
図1に示した光学系に接続される制御回路等を説明するための説明図。
角膜撮影装置の撮影手順を示すフローチャート
表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。
角膜各層における反射光束を説明するための説明図。
光量検出手段によって検出される光量分布を示す説明図。
装置光学系の移動速度を変化を示す説明図。
角膜内皮反射光の検出方法および画像の取捨選択方法を説明するための説明図。
画像における画素の配置を説明するための説明図。
角膜各層の構造を説明するための説明図。
本発明の一実施形態における、角膜内皮像を用いたX(Z)アライメント方法を説明するための説明図。
本発明の一実施形態における、角膜内皮像を用いたYアライメント方法を説明するための説明図。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

0026

先ず、図1に、本発明における角膜撮影装置の一実施形態としての装置光学系10を示す。装置光学系10は、被検眼Eの前眼部を観察する観察光学系12を挟んで、一方の側に撮像照明光学系14および位置検出光学系16が設けられ、他方の側に位置検出照明光学系18および撮像光学系20が設けられた構造とされている。なお、特に本実施形態においては、撮像照明光学系14および位置検出照明光学系18を含んで、照明光学系が構成されている。

0027

観察光学系12は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、対物レンズ24、ハーフミラー26、コールドミラー27、および光電素子としてのCCD28が光軸O1上に設けられて構成されている。また、被検眼Eの前方には、複数(本実施形態においては、2つ)の観察用光源30,30が配設されている。観察用光源30,30は、赤外光束を発する例えば赤外LEDなどが用いられる。そして、コールドミラー27は、赤外光を透過せしめる一方、可視光反射するようにされており、観察用光源30,30から発せられて被検眼Eの前眼部で反射された反射光束が、対物レンズ24およびコールドミラー27を通して、CCD28上で結像されるようになっている。

0028

撮像照明光学系14は、被検眼Eに近い位置から順に投影レンズ32、コールドミラー34、スリット36、集光レンズ38、撮像用光源40が設けられて構成されている。撮像用光源40は可視光束を発する例えばLED等が用いられる。コールドミラー34は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされている。そして、撮像用光源40から発せられた光束は、対物レンズ38およびスリット36を通してスリット光束とされて、コールドミラー34により反射された後に投影レンズ32を通して、角膜Cに対して斜め方向から照射されるようになっている。

0029

位置検出光学系16は、その光軸の一部が撮像照明光学系14の光軸と一致せしめられており、被検眼Eに近い位置から順に投影レンズ32、コールドミラー34、ラインセンサ44が設けられて構成されている。そして、後述する観察用光源54から照射されて角膜Cで反射された光束が、投影レンズ32、コールドミラー34を通して、ラインセンサ44上に結像されるようになっている。

0030

一方、位置検出照明光学系18は、被検眼Eに近い位置から順に対物レンズ46、コールドミラー48、集光レンズ52、および位置検出用光源としての観察用光源54が設けられて構成されている。観察用光源54は、例えば赤外LEDなどの赤外光源が好適に採用される。そして、観察用光源54から発せられた赤外光束が、角膜Cに対して斜めから照射されるようになっている。なお、観察用光源54は、例えばハロゲンランプや可視光LEDなどの可視光源赤外フィルタを組み合わせることによって構成しても良い。但し、観察用光源54は、必ずしも赤外光源とされる必要は無く、ハロゲンランプや可視光LEDなどの可視光源を用いても良い。可視光源を用いる場合には、その照度は撮像用光源40の照度よりも小さくされることが好ましい。これにより、アライメント等、観察用光源54による光束を照射せしめる際の被検者の負担を軽減することが出来る。

0031

撮像光学系20は、その光軸の一部が位置検出照明光学系18の光軸と一致せしめられており、被検眼Eに近い位置から順に対物レンズ46、コールドミラー48、スリット56、変倍レンズ58、合焦レンズ60、コールドミラー27、CCD28が設けられて構成されている。そして、撮像用光源40から照射されて角膜Cで反射された光束が、対物レンズ46を介してコールドミラー48で反射された後に、スリット56によって平行光束とされて、変倍レンズ58、合焦レンズ60を介して、コールドミラー27で反射されてCCD28上に結像されるようになっている。

0032

また、観察光学系12上に設けられるハーフミラー22は、固視標光学系64、アライメント光学系66の一部を構成している。

0033

指標光学系64は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、投影レンズ68、ハーフミラー70、ピンホール板72、固視標光源74が設けられて構成されている。固視標光源74は例えばLEDなどの可視光を発する光源であり、固視標光源74から発せられた光束は、ピンホール板72、ハーフミラー70を透過した後、投影レンズ68によって平行光束とされて、ハーフミラー22によって反射されて被検眼Eに照射される。

0034

アライメント光学系66は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、投影レンズ68、ハーフミラー70、絞り76、ピンホール板78、集光レンズ80、アライメント光源82が設けられて構成されている。アライメント光源82からは赤外光が発せられるようになっており、かかる赤外光は集光レンズ80により集光されてピンホール板78を通過し、絞り76に導かれる。そして、絞り76を通過した光はハーフミラー70に反射されて、投影レンズ68によって平行光束とされた後に、ハーフミラー22によって反射されて被検眼Eに照射される。

0035

また、観察光学系12上に設けられたハーフミラー26は、アライメント検出光学系84の一部を構成している。

0036

アライメント検出光学系84は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー26、位置検出可能なアライメント検出センサ88が設けられて構成されている。そして、アライメント光源82から照射されて、角膜Cで反射された光束が、ハーフミラー26で反射されて、アライメント検出センサ88に導かれるようになっている。

0037

このような構造とされた装置光学系10は、図2に示す角膜撮影装置100に収容されている。角膜撮影装置100は、ベース102の上に本体部104が設けられており、かかる本体部104の上にケース106が前後左右および上下動可能に設けられて構成されている。ベース102には、電源装置が内蔵されていると共に、操作スティック108が設けられており、かかる操作スティック108を操作してケース106を駆動せしめることが出来るようにされている。また、本体部104には、後述する各制御回路などが収容されていると共に、例えば液晶モニタなどからなる表示画面110が設けられている。

0038

さらに、図3に示すように、角膜撮影装置100には、ケース106を駆動せしめることによって、装置光学系10を被検眼Eに対して接近乃至は離隔方向に移動せしめる駆動手段が設けられている。これらの駆動手段は例えばラック・ピニオン機構などによって構成されており、本実施形態においては、装置光学系10を図3における上下方向のX方向に駆動せしめるX軸駆動機構112、図3における紙面と垂直のY方向に駆動せしめるY軸駆動機構114、図3における左右方向のZ方向に駆動せしめるZ軸駆動機構116が設けられている。

0039

また、角膜撮影装置100には、装置光学系10による角膜像の撮像の作動制御を行う撮像制御手段としての撮像制御回路117が設けられている。そして、X軸駆動機構112、Y軸駆動機構114、Z軸駆動機構116は、それぞれ、撮像制御回路117に接続されて、撮像制御回路117からの駆動信号に基づいて駆動せしめられるようにされている。また、アライメント検出センサ88は、XYアライメント検出回路118に接続されており、かかるXYアライメント検出回路118は、撮像制御回路117に接続されている。また、ラインセンサ44は、Zアライメント検出回路120に接続されており、かかるZアライメント検出回路120は、撮像制御回路117に接続されている。これにより、アライメント検出センサ88およびラインセンサ44の検出情報が、撮像制御回路117に入力されるようになっている。なお、図示は省略するが、撮像制御回路117は、各照明光源30、40、54、74、82にも接続されており、これらの発光を制御出来るようにされている。

0040

さらに、角膜撮影装置100には、CCD28が受像した画像が入力されて、かかる画像を取捨選択する画像選択回路122が設けられていると共に、かかる画像選択回路122によって選択された画像を記憶する記憶手段としての記憶装置124が設けられている。

0041

次に、このような構造とされた角膜撮影装置100において、撮像制御回路117が実行する角膜内皮の撮像手順の概略を図4に示し、以降、順に説明する。

0042

先ず、S1において、被検眼Eに対して、装置光学系10のX方向およびY方向の位置合わせ(XYアライメント)を行う。かかるXYアライメント時には、固視標光源74から照射された固視標光が被検眼Eに導かれる。そして、被検者にかかる固視標光を固視させることによって、被検眼Eの光軸方向を、観察光学系12の光軸O1の方向と一致させることが出来る。かかる状態下で、観察用光源30、30から照射されて、被検眼Eの前眼部で反射された光束がCCD28上に導かれる。これにより、図5に示すように、表示画面110上に、被検眼Eの前眼部が表示される。

0043

さらに、表示画面110上には、例えばスーパーインポーズ信号などによって生成された、矩形枠形状アライメントパターン125が、被検眼Eに重ねて表示される。それと共に、アライメント光源82から被検眼Eに向けて照射された光束が、被検眼Eの前眼部で反射されて、CCD28に導かれることによって、表示画面110に、点状のアライメント光126として表示されるようになっている。そして、操作者は操作スティック108を操作することによって、装置光学系10を駆動せしめて、アライメント光126がアライメントパターン125の枠内に入るように、装置光学系10の位置を調節する。

0044

また、アライメント光源82から照射されて、被検眼Eの前眼部で反射された光束の一部は、ハーフミラー26で反射されて、アライメント検出センサ88に導かれるようになっている。なお、アライメント光源82からは被検者に認識されない赤外光束が照射されることによって、被検者の負担が軽減されている。ここにおいて、アライメント検出センサ88は、アライメント光126がアライメントパターン125の枠内に入ると、アライメント光126のX方向の位置とY方向の位置を検出することが出来るようにされている。かかるX方向位置とY方向位置は、XYアライメント検出回路118に入力される。XYアライメント検出回路118は、X方向の位置情報に基づいて観察光学系10の光軸O1が被検眼Eの光軸に近づくようにX軸駆動機構112を駆動すると共に、Y方向の位置情報に基づいて観察光学系10の光軸O1が被検眼Eの光軸に近づくようにY軸駆動機構114を駆動せしめる。これにより、装置光学系10の被検眼Eに対するXY方向の位置合わせが行われる。なお、後述するように、かかるXYアライメントは、撮像中も適宜のタイミングで実施される。また、特に本実施形態においては、アライメント光源82と観察用光源30,30を短時間で交互に点滅せしめると共に、アライメント光源82の点灯タイミングに合わせてアライメント検出センサ88による検出が行われるようになっている。これにより、XYアライメントに際して観察用光源30,30の赤外光束が影響を与えることの無いようにされている。なお、アライメント光源82と観察用光源30,30の点滅はCCD28における受光信号への変換速度よりも高速に行われることから、CCD28の受光信号が出力される表示画面110には、両光源82,30が点滅して認識されることはなく、恰も両光源82,30が連続して点灯しているように認識される。

0045

次に、S2において、Z軸駆動機構116を駆動せしめて、装置光学系10を、被検眼Eに対して接近する方向に前進作動せしめる。このように、本実施形態においては、S2およびZ軸駆動機構116を含んで、撮像前前進制御手段が構成さ
れている。そして、観察用光源54を発光せしめて、観察用光源54から照射された赤外光束を、被検眼Eの角膜Cに対して斜め方向から照射すると共に、角膜Cから反射された光束を、ラインセンサ44によって受光する。特に本実施形態においては、観察用光源54から照射される光束が赤外光束とされていることから、被検者の負担が軽減されている。

0046

そして、観察用光源54からの赤外光束は、角膜Cの上皮細胞や角膜実質、角膜内皮など、角膜Cの各層毎に異なる反射光量をもって反射せしめられる。図6に概略的に示すように、観察用光源54からの赤外光束Lは、空気と角膜Cとの境界面となる上皮細胞eでまず反射される。また、上皮細胞eを透過した光束の一部は角膜実質sや角膜内皮enで反射される。そして、上皮細胞eで反射された反射光束e’の光量が最も多く、角膜内皮enで反射された反射光束en’の光量は相対的に小さく、角膜実質sで反射された反射光束s’の光量が最も小さくなる。また、前房aは房水で満たされていることから、前房aでは赤外光束Lは殆ど反射されることはない。

0047

これらの反射光束は、ラインセンサ44に検出されて、ラインセンサ44には、図7のような光量分布が検出される。図7において、光量の最も多い第一ピーク部128は、角膜上皮からの反射光を示す。次に光量の多い第二ピーク部130は、角膜内皮からの反射光を示す。そして、撮像制御回路117は、Z軸駆動機構116を駆動せしめて、ラインセンサ44によって検出された角膜上皮の位置から人眼生理学的な角膜厚みのばらつきを考慮した所定距離:D1だけ、装置光学系10を角膜Cに接近する方向に前進駆動せしめる。なお、角膜上皮からの移動距離は、例えば1000〜1500μmの範囲内で適宜に設定される。これにより、装置光学系10における撮像光学系20の合焦位置は、角膜Cにおける内皮細胞よりも後方に位置せしめられる。そして、かかる角膜上皮から所定距離:D1だけ後方の位置が、装置光学系10の反転位置とされる。

0048

次に、装置光学系10が反転位置に位置せしめられると、S3において、Z軸駆動機構116が反対方向に駆動せしめられて、装置光学系10はZ軸上で被検眼Eから離隔する方向に後退作動せしめられる。このように、本実施形態においては、S3およびZ軸駆動機構116を含んで、反転作動制御手段および撮像時後退制御手段が構成されている。ここにおいて、装置光学系10は、反転位置から後退作動が開始されて、撮像が終了するまでの間に、後退速度が変化せしめられるようになっている。図8に、装置光学系10の後退作動における移動速度の変化を示す。

0049

先ず、前述のように、装置光学系10は、反転位置(図8中、P1)から、後退作動が開始される。かかる後退作動は、例えば、500μm〜3000μm/sec,より好適には2000μm/sec前後の比較的早い速度で行われる。そして、S4において、角膜内皮細胞位置から所定距離:D2(図7参照)だけ後方の位置(図8中、P2)に到達した時点から、観察用光源30,30を消灯せしめると共に、撮像用光源40の発光を開始する。なお、本実施形態においては、角膜内皮細胞からの所定距離:D2は、予め定められた、ラインセンサ44によって検出される光量分布が第二ピーク部130よりもやや小さい所定の閾値となる位置からの離隔距離とされている。また、所定距離:D2の具体値としては、ラインセンサ44の検出精度や被検眼Eの位置ずれ等を考慮して確実に角膜内皮細胞を捉えられるように、或る程度余裕のある値が好ましいが、所定距離:D2が大きくなると撮像用光源40の発光時間が長くなって、被検者の負担を増加せしめることから、所定距離:D2は、200〜500μmの範囲内の値が好適に採用される。また、撮像用光源40は、所定の短い間隔で点滅発光せしめられており、かかる撮像用光源40が消灯せしめられたタイミングで、前記S1におけるXYアライメントが同時に行われるようになっている。

0050

そして、装置光学系10を比較的速い速度で後退作動せしめつつ、S5において、CCD28によって角膜Cの内皮細胞からの反射光が検出された時点(図8中、P3)から、装置光学系10の減速が開始される。S5における内皮細胞からの反射光の検出は、例えば、図9に示すように、CCD28によって撮像された画像132における1本以上(本実施形態においては、5本)の適当な水平線:l1〜l5上の画素の輝度値から、所定値以上の輝度値を有する画素の数に基づいて、角膜内皮細胞からの反射光を検出したと判定する。本実施形態においては、画像132における各画素の輝度値を輝度値1〜輝度値255の255階調(輝度値1が最も暗く、輝度値255が最も明るい)で検出し、内皮反射光のムラを考慮して、画像132上の5本の水平線:l1〜l5上の各画素の輝度値を検出する。そして、水平線:l1〜l5上の各画素において輝度値が25〜255になる画素数カウントする。なお、輝度値25〜255は、目視で明らかな反射光を認識できる程度の光量である。そして、水平線:l1〜l5においてカウントされた画素数の平均値、或いは、水平線:l1〜l5においてカウントされた画素数のうちの最大値が、角膜内皮上での距離に換算して略30μmにおける反射光量と対応する位置が減速開始点図8中、P3)とされる。

0051

S5において減速作動が開始されて、比較的遅い速度(例えば、100〜300μm/secの速度)に達した時点(図8中、P4)から、装置光学系10はかかる一定の比較的遅い速度で後退作動せしめられる。そして、減速が完了した時点から、装置光学系10における合焦位置が図8に示す、角膜内皮細胞のX位置の中心(P5)の位置を含む位置調整の領域に入った時点PZ0(図12に示すように取得されるスリット画像Fの中に角膜内皮像の両端エッジが検出できる位置)で、後退作動を停止し、S6において、CCD28によって検出される角膜内皮像の撮影が開始される。尚、図8の位置調整の領域(PZ0〜PZ1の範囲、斜線部)はXアライメント時に後退及び前進作動を行う領域を示したものである。

0052

後退作動を停止後に撮影された角膜内皮像は一時記憶装置124に記憶され、S7で、図示されていない演算装置にて解析され、S8で、X(Z)位置のずれ量を算出する。

0053

図12には撮像照明光学系14と撮像光学系20からなる角膜内皮像連続撮影時における、角膜内皮像(en)を用いたX(Z)アライメント方法を説明するための説明図である。(a)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上の角膜内皮細胞位置より後方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、(b)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上、つまり、対象とする角膜内皮細胞のX方向の中心にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、(c)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上の角膜内皮細胞位置より前方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものである。(実際には、撮像用光源40の光束は角膜Cへの入射時及び内皮細胞からの反射光束が角膜Cから放射時に、角膜上皮eで少し屈折されるが、説明をわかりやすくするため、屈折状態は省略されている。)

0054

図12の(a)〜(c)からわかるように、装置光学系10をZ軸方向(図では左右方向)に移動すると、撮影される角膜内皮細胞の位置はX軸方向(図では上下方向)に移動する。つまり、装置光学系10をZ軸方向に調整することにより、X軸方向のアライメントが行われるのである。図4のS8では、「X位置のずれ量算出」と記載があるが、「Z位置のずれ量算出」と同意であり、以後、角膜内皮像を用いたXアライメントに関しては、Zアライメントの意味も含まれているものとする。

0055

図12の(d)は(a)の、(e)は(b)の、(f)は(c)の各々の位置で撮像された角膜内皮像、つまり、スリット画像Fである((d)〜(f)のF)。そして、S7における解析は、スリット画像Fから角膜内皮細胞の明領域の両端(図では左右端)の位置Xe0及びXe1を、例えばエッジ処理等を用いて検出して求め、その中心位置XPを算出する。そして、S8にて、スリット画像FのX方向の中心位置X0との差をX位置のずれ量ΔXとして求める。

0056

S9では、S8で求めたX位置のずれ量ΔXが予め設定した値以下かどうかを判定する。X位置のずれ量ΔXが0か又は予め設定した値以下である場合は、現在のX位置は適切な位置(角膜内皮細胞のX方向の中心)であると判断し、次のS10のY位置のずれ量算出を行う。ここで、X位置のずれ量ΔXが予め設定した値より大きい場合は、S14で、X位置のずれ量ΔXから算出された距離分だけZ軸駆動機構116により、装置光学系10をZ軸方向に移動し、再度S6に戻り、撮影をし、X位置のずれ量ΔXが予め設定した値以下になるまで上記S7〜S9を繰り返す。

0057

S6〜S9のXアライメントが終了すると、S10で、Y位置のずれ量を算出する。

0058

図13は、角膜内皮像を用いたYアライメント方法の一例を説明するための説明図である。(a)はY位置が図で下側にずれている場合の、(b)はY位置が図で上側にずれている場合の、そして、(c)はY位置が角膜内皮細胞のY軸中心(Y0)におけるスリット画像Fと、それぞれのスリット画像FのY軸に対する輝度値の値をプロットしたグラフを示す。Y0はスリット画像FのY軸中心、YPは輝度値のピークのY位置を示し、Y0とYPの差を算出してY位置のずれ量ΔYを求める。

0059

S11でY位置のずれ量ΔYが0か又は予め設定した値以下の場合は、S6〜S11のXYアライメントが終了し、S12で撮影画像を記憶し、撮影を終了する。

0060

S11でY位置のずれ量ΔYが予め設定した値より大きい場合は、S15で、Y位置のずれ量ΔYから算出された距離分だけY軸駆動機構114により、装置光学系10をY軸方向に移動し、S6に戻り、撮影をする。そして、上記のS6〜S9のXアライメントを再度行う。Xアライメントを再度行うのは、角膜内皮細胞は角膜上皮と同様曲率を持っているため、Y位置を移動すると、Z位置(X位置)がずれるからである。以上のように、S6〜S11のX及びYアライメントが終了すると、上記のように、S12で撮影画像を記憶し、撮像用光源40を消灯して、撮像を終了する。

0061

図13の(c)には(Y位置のずれ量)ΔY=0と図示してあるが、厳密にΔY=0である必要はなく、上記のように予め設定した値以下であればいい。また、図13に図示した輝度値のグラフは、撮影されたスリット画像Fの所定のX位置(スリット画像Fの左右方向)、例えばX位置の中心における輝度値の用いてもいいし、X方向に並ぶ画素値の総和を輝度値として用いてもよい。さらに言えば、X方向に並ぶ画素値の平均値であってもいいし、X方向の所定範囲の画素値の総和であってもいいし、その平均値であってもいい。つまり、Y位置における輝度値の分布が把握でき、そのピーク位置が求められるものであれば、どのような値を用いてもいい。

0062

以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様で実施可能であり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

0063

例えば、上記実施例ではXアライメント時には、スリット画像Fの中の角膜内皮細胞の明領域の両端エッジの位置Xe0及びXe1から明領域の中心位置XPを求めているが、両端エッジの位置Xe0及びXe1とスリット画像Fの両端位置からの差ΔX1(図12のスリット画像Fの左端位置とXe0の差)、ΔX2(図12のスリット画像Fの右端位置とXe1の差)を算出して、ΔX1とΔX2の差をΔXとして、Xアライメントを行ってもいい。

0064

また、上記実施例ではYアライメント時には、Y軸方向(上下方向)の輝度値の分布を用いていたが、Y軸方向のコントラストの分布を用いてもいい。例えば、Y軸方向の所定の画素数(例えば10画素程度)の範囲で隣合う画素間の差の絶対値の合計値又は平均値を求めて、Y軸に対してプロットし、そのピーク値の位置とY軸中心の位置の差をΔYとして算出してもいい。

0065

また、撮影したスリット画像Fに対して、所定の輝度値で2値化処理をし、所定の輝度値以上の領域の面積を算出して、Yアライメントを行うこともできる。この場合、面積が最大になるY位置にアライメントすることが考えられる。

0066

また、上記に示したいくつかのYアライメント方法を複合させて行うことも可能である。そのような場合、より厳密なYアライメントを行うことが可能である。

0067

10:装置光学系、12:観察光学系、14:撮像照明光学系、16:位置検出光学系、18:位置検出照明光学系、20:撮像光学系、28:CCD、30:観察用光源、40:撮像用光源、44:ラインセンサ、54:観察用光源、64:固視標光学系、66:アライメント光学系、74:固視標光源、82:アライメント光源、84:アライメント検出光学系、88:アライメント検出センサ

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