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技術 角膜内皮細胞撮影装置

出願人 株式会社トプコン
発明者 坂上兼一中島将
出願日 2014年8月25日 (7年2ヶ月経過) 出願番号 2014-170959
公開日 2016年4月4日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2016-043143
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード 挿入離脱 方向アライメント アライメント方向 矩形状パターン 撮影用照明光 環状パターン 内側周 近赤外光源
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

角膜中心から離れた周辺部の角膜内皮細胞撮影する場合でも、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

検眼角膜に向けて斜めからスリット光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。

概要

背景

従来から、被検眼角膜スリット光照射して角膜内皮細胞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。

概要

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。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。

目的

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

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

検眼角膜に向けて斜めからスリット光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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

この発明は、角膜内皮細胞撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。

背景技術

0002

従来から、被検眼角膜スリット光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)。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

先行技術

0006

特開2012−217512号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、角膜厚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。

0008

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。

課題を解決するための手段

0009

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。

発明の効果

0010

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。

図面の簡単な説明

0011

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。

発明を実施するための最良の形態

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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。

0086

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。

0087

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。

0088

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。

0089

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。

0090

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。

0091

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。

0092

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。

0093

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。

0094

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。

0095

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。

0096

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。

0097

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。

0098

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。

0099

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。

0100

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。

0101

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。

0102

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。

0103

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)

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