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技術 角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法

出願人 株式会社トプコン
発明者 中島将
出願日 2016年9月16日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-181282
公開日 2018年3月22日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-042877
状態 未査定
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード 本体移動 位置調整操作 検査光軸 観察像内 各移動機構 位置調整画面 光照射窓 タッチパネル式モニタ
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(2018年3月22日)のものです。
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図面 (16)

課題

角膜内皮面の撮影回数の向上と、スリット光照明位置のずれ防止とを図ることにより、角膜内皮面(角膜内皮細胞)の最適な撮影画像を確実に取得することができる角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法を提供する。

解決手段

検眼角膜に向けてスリット光を照射する照明光学系と、照明光学系からのスリット光の照射により角膜の角膜内皮面にて反射した反射光受光して、角膜内皮面の画像を取得する撮影光学系と、撮影光学系内に設けられ、角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の画像を撮影光学系に取得させる複数画像取得系と、を備える。

概要

背景

検眼眼特性検査に用いられる検査装置一種として、被検眼の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(角膜内皮細胞検査装置ともいう)が知られている。この角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けて斜め方向からスリット光を照射する照射光学系と、スリット光が照射された角膜の角膜内皮面からの反射光受光して角膜内皮面(角膜内皮細胞)を撮影する撮影光学系とを備えている。

このような角膜内皮細胞の撮影は、被検眼に対する角膜内皮細胞撮影装置のアライメントを非常にシビア(精密)に行う必要がある。特に作動距離方向(検査光軸に平行なZ軸方向)の位置決めであるZアライメントは、角膜内皮細胞撮影装置と被検眼(角膜)との距離の誤差を±0.05mm以下に調整する必要がある。しかしながら、被検眼は、固視微動などにより動くため、アライメントをシビアに行うことは非常に困難となる。

そこで、特許文献1及び特許文献2には、被検眼に対して角膜内皮細胞撮影装置を作動距離方向に移動させつつ、角膜内皮細胞の撮影を複数回行うことにより、複数の角膜内皮細胞の撮影画像を取得する発明が開示されている。これらの発明によれば、取得した複数の撮影画像の中から良好な画像を選択することにより、角膜内皮細胞の撮影の成功率を向上させることができる。

概要

角膜内皮面の撮影回数の向上と、スリット光の照明位置のずれ防止とをることにより、角膜内皮面(角膜内皮細胞)の最適な撮影画像を確実に取得することができる角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法を提供する。被検眼の角膜に向けてスリット光を照射する照明光学系と、照明光学系からのスリット光の照射により角膜の角膜内皮面にて反射した反射光を受光して、角膜内皮面の画像を取得する撮影光学系と、撮影光学系内に設けられ、角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の画像を撮影光学系に取得させる複数画像取得系と、を備える。

目的

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、角膜内皮面の撮影回数の向上と、スリット光の照明位置のずれ防止とを図ることにより、角膜内皮面(角膜内皮細胞)の最適な撮影画像を確実に取得することができる角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

検眼角膜に向けてスリット光照射する照明光学系と、前記照明光学系からの前記スリット光の照射により前記角膜の角膜内皮面にて反射した反射光受光して、前記角膜内皮面の画像を取得する撮影光学系と、前記撮影光学系内に設けられ、前記角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の前記画像を前記撮影光学系に取得させる複数画像取得系と、を備える角膜内皮細胞撮影装置

請求項2

前記撮影光学系は、前記反射光を撮像する撮像素子を含み、前記複数画像取得系は、前記撮像素子に入射する前記反射光の光路に配置されたレンズと、前記レンズを前記光路に沿って移動させることにより前記ピントを変化させるレンズ移動部と、を有し、前記撮影光学系は、前記レンズ移動部による前記レンズの移動に伴い、複数回に分けて前記撮像素子により前記反射光の撮像を行うことで、複数の前記画像を取得する請求項1に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項3

前記撮影光学系は、前記反射光を撮像する撮像素子を含み、前記複数画像取得系は、前記撮像素子に入射する前記反射光の光路に沿って、前記撮像素子を移動させることにより前記ピントを変化させる撮像素子移動部を有し、前記撮影光学系は、前記撮像素子移動部による前記撮像素子の移動に伴い、複数回に分けて前記撮像素子により前記反射光の撮像を行うことで、複数の前記画像を取得する請求項1に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項4

前記撮影光学系は、前記反射光を撮像する撮像素子を含み、前記複数画像取得系は、前記撮像素子に入射する前記反射光の光路に配置され、且つ焦点距離を変えることで前記ピントを変化させる焦点距離可変レンズであり、前記撮影光学系は、前記焦点距離可変レンズの焦点距離の変化に伴い、複数回に分けて前記撮像素子により前記反射光の撮像を行うことで、複数の前記画像を取得する請求項1に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項5

前記複数画像取得系は、前記反射光の光路に配置され、前記反射光を複数に分割する光分割部と、前記光分割部にて分割された複数の前記反射光をそれぞれ異なるピント条件で撮影して、前記ピントを異ならせた複数の前記画像を取得する複数の個別撮像部と、を有する請求項1から4のいずれか1項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項6

前記被検眼に対して、前記照明光学系及び前記撮影光学系を含む装置本体のアライメント調整を行うアライメント調整部を備え、前記撮影光学系による複数の前記画像の取得は、前記アライメント調整部によるアライメント調整後に行われる請求項1から5のいずれか1項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項7

前記撮影光学系は、前記角膜内皮面にて反射した前記反射光が最初に結像する位置に、当該反射光の通過を許容し且つ前記角膜の角膜表面で反射した反射光を遮断するマスクを有しており、前記複数画像取得系は、前記マスクを通過した前記反射光の光路上に設けられている請求項1から6のいずれか1項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項8

前記複数画像取得系により前記撮影光学系に取得された複数の前記画像に基づき、前記角膜内皮面の全焦点画像を生成する全焦点画像生成部を備える請求項1から7のいずれか1項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。

請求項9

撮影光学系と、前記撮影光学系内に設けられた複数画像取得系と、を備える角膜内皮細胞撮影装置の制御方法において、前記撮影光学系は、照明光学系からのスリット光の照射により被検眼の角膜の角膜内皮面にて反射した反射光を受光して、前記角膜内皮面の画像を取得し、前記複数画像取得系は、前記角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の前記画像を前記撮影光学系に取得させる角膜内皮細胞撮影装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、被検眼角膜内皮細胞撮影する角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法に関する。

背景技術

0002

被検眼の眼特性検査に用いられる検査装置一種として、被検眼の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(角膜内皮細胞検査装置ともいう)が知られている。この角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けて斜め方向からスリット光を照射する照射光学系と、スリット光が照射された角膜の角膜内皮面からの反射光受光して角膜内皮面(角膜内皮細胞)を撮影する撮影光学系とを備えている。

0003

このような角膜内皮細胞の撮影は、被検眼に対する角膜内皮細胞撮影装置のアライメントを非常にシビア(精密)に行う必要がある。特に作動距離方向(検査光軸に平行なZ軸方向)の位置決めであるZアライメントは、角膜内皮細胞撮影装置と被検眼(角膜)との距離の誤差を±0.05mm以下に調整する必要がある。しかしながら、被検眼は、固視微動などにより動くため、アライメントをシビアに行うことは非常に困難となる。

0004

そこで、特許文献1及び特許文献2には、被検眼に対して角膜内皮細胞撮影装置を作動距離方向に移動させつつ、角膜内皮細胞の撮影を複数回行うことにより、複数の角膜内皮細胞の撮影画像を取得する発明が開示されている。これらの発明によれば、取得した複数の撮影画像の中から良好な画像を選択することにより、角膜内皮細胞の撮影の成功率を向上させることができる。

先行技術

0005

特開2012−213523号公報
特開2008−54964号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記特許文献1及び2に記載の角膜内皮細胞撮影装置によれば、角膜内皮細胞の撮影を複数回行う場合に、重量のある角膜内皮細胞撮影装置を作動距離方向に移動させる必要があるため、その移動速度には限度がある。既述の通り、被検眼は固視微動により動くため、短時間で複数回の角膜内皮細胞の撮影が終了しない場合、撮影の途中で被検眼が動いてしまう。このため、上記特許文献1及び2に記載の角膜内皮細胞撮影装置では、角膜内皮細胞の撮影回数が制限されてしまうため、角膜内皮細胞の最適な撮影画像が得られない可能性がある。その結果、患者の負担が増加してしまう。

0007

図14は、従来(特許文献1及び特許文献2)の角膜内皮細胞撮影装置の課題を説明するための説明図である。図15は、従来の角膜内皮細胞撮影装置により得られる角膜内皮面C2(角膜内皮細胞)の撮影画像500の一例を示した説明図である。なお、図14では、図面の煩雑化を防止するため、角膜内皮細胞撮影装置を被検眼Eに対して作動距離方向に移動させる代わりに、被検眼Eを角膜内皮細胞撮影装置に対して作動距離方向に移動させる状態を例示している。

0008

図14に示すように、特許文献1及び2に記載の角膜内皮細胞撮影装置では、被検眼Eに対する角膜内皮細胞撮影装置の相対移動に伴い、撮影光学系401の他に照明光学系402が作動距離方向に移動してしまう。このため、照明光学系402から被検眼Eの角膜Cに対して照射されるスリット光Lの角膜上の照明位置Pが、角膜内皮細胞撮影装置の相対移動に伴いずれてしまう。このため、図15に示すように、角膜内皮細胞撮影装置により得られた角膜内皮細胞の各撮影画像500を比較すると、図中の矢印Aで示すように、スリット光Lで本来照明されるべき領域にも関わらず、照明されていない領域が撮影画像500内に存在する場合がある。

0009

このように、特許文献1及び2に記載の角膜内皮細胞撮影装置では、被検眼Eに対する角膜内皮細胞撮影装置の相対移動に伴い、被検眼Eの角膜Cに対するスリット光Lの照明位置Pがずれてしまうため、角膜内皮面C2の最適な撮影画像が得られないおそれがある。

0010

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、角膜内皮面の撮影回数の向上と、スリット光の照明位置のずれ防止とを図ることにより、角膜内皮面(角膜内皮細胞)の最適な撮影画像を確実に取得することができる角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法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

0011

本発明の目的を達成するための角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けてスリット光を照射する照明光学系と、照明光学系からのスリット光の照射により角膜の角膜内皮面にて反射した反射光を受光して、角膜内皮面の画像を取得する撮影光学系と、撮影光学系内に設けられ、角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の画像を撮影光学系に取得させる複数画像取得系と、を備える。

0012

この角膜内皮細胞撮影装置によれば、複数の画像毎にスリット光の照明位置が異なることなく、角膜内皮面に対するピントのみを異ならせた複数の画像を、被検眼の固視微動が影響しない短時間で取得することができ、角膜内皮面(角膜内皮細胞)の撮影回数の向上と、スリット光の照明位置のずれ防止とが図られる。

0013

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、撮影光学系は、反射光を撮像する撮像素子を含み、複数画像取得系は、撮像素子に入射する反射光の光路に配置されたレンズと、レンズを光路に沿って移動させることによりピントを変化させるレンズ移動部と、を有し、撮影光学系は、レンズ移動部によるレンズの移動に伴い、複数回に分けて撮像素子により反射光の撮像を行うことで、複数の画像を取得する。これにより、角膜内皮細胞に対するピントを異ならせた複数の画像を短時間で取得することができる。

0014

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、撮影光学系は、反射光を撮像する撮像素子を含み、複数画像取得系は、撮像素子に入射する反射光の光路に沿って、撮像素子を移動させることによりピントを変化させる撮像素子移動部を有し、撮影光学系は、撮像素子移動部による撮像素子の移動に伴い、複数回に分けて撮像素子により反射光の撮像を行うことで、複数の画像を取得する。これにより、角膜内皮細胞に対するピントを異ならせた複数の画像を短時間で取得することができる。

0015

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、撮影光学系は、反射光を撮像する撮像素子を含み、複数画像取得系は、撮像素子に入射する反射光の光路に配置され、且つ焦点距離を変えることでピントを変化させる焦点距離可変レンズであり、撮影光学系は、焦点距離可変レンズの焦点距離の変化に伴い、複数回に分けて撮像素子により反射光の撮像を行うことで、複数の画像を取得する。これにより、角膜内皮細胞に対するピントを異ならせた複数の画像を、レンズ又は撮像素子を移動させる場合よりも短時間で取得することができ、被検眼の固視微動の影響をより低減させることができる。

0016

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、複数画像取得系は、反射光の光路に配置され、反射光を複数に分割する光分割部と、光分割部にて分割された複数の反射光をそれぞれ異なるピント条件で撮影して、ピントを異ならせた複数の画像を取得する複数の個別撮像部と、を有する。これにより、スリット光の1回の照射と、各個別撮像部による反射光の1回の同時撮像とによって複数の画像を同時取得することができ、最短時間で複数の画像が得られる。このため、確実に被検眼の固視微動の影響を低減させることができる。

0017

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼に対して、照明光学系及び撮影光学系を含む装置本体のアライメント調整を行うアライメント調整部を備え、撮影光学系による複数の画像の取得は、アライメント調整部によるアライメント調整後に行われる。これにより、装置本体がアライメント調整された位置を基準として、その前後に撮影光学系のピント位置を変化させながら反射光の撮像を行うことができるので、角膜内皮細胞の最適な画像を確実に取得することができる。

0018

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、撮影光学系は、角膜内皮細胞にて反射した反射光が最初に結像する位置に、反射光の通過を許容し且つ角膜の角膜表面で反射した反射光を遮断するマスクを有しており、複数画像取得系は、マスクを通過した反射光の光路上に設けられている。これにより、複数画像取得系が、マスクによる角膜内皮細胞にて反射した反射光の通過と、角膜上皮層で反射した反射光の遮断とを妨げることが防止される。

0019

本発明の他の態様に係る角膜内皮細胞撮影装置は、複数画像取得系により撮影光学系に取得された複数の画像に基づき、角膜内皮面の全焦点画像を生成する全焦点画像生成部を備える。これにより、全領域で角膜内皮面にピントが合っている画像が得られる。

0020

本発明の目的を達成するための角膜内皮細胞撮影装置の制御方法は、撮影光学系と、撮影光学系内に設けられた複数画像取得系と、を備える角膜内皮細胞撮影装置の制御方法において、撮影光学系は、照明光学系からのスリット光の照射により被検眼の角膜の角膜内皮面にて反射した反射光を受光して、角膜内皮面の画像を取得し、複数画像取得系は、角膜内皮面に対するピントを異ならせた複数の画像を撮影光学系に取得させる。

発明の効果

0021

本発明の角膜内皮細胞撮影装置及びその制御方法は、角膜内皮面の最適な撮影画像を確実に取得することができる。

図面の簡単な説明

0022

本発明の第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の外観斜視図である。
装置本体に内蔵されている検査光学系の一例を示した概略図である。
角膜により反射されるスリット光の反射光を説明するための説明図である。
レンズ移動部による結像レンズレンズ位置の移動を説明するための説明図である。
角膜内皮細胞撮影装置の制御装置の概略図である。
制御装置の機能ブロック図である。
レンズ位置毎の角膜内皮細胞の撮影画像の一例を示した説明図である。
全焦点画像生成部による全焦点画像の生成の一例を説明するための説明図である。
第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置による角膜内皮細胞の撮影処理の流れを示すフローチャートである。
第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の概略図である。
第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の概略図である。
第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の概略図である。
第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置による角膜内皮細胞の撮影処理の流れを示すフローチャートである。
従来の角膜内皮細胞撮影装置の課題を説明するための説明図である。
従来の角膜内皮細胞撮影装置により得られる角膜内皮細胞の撮影画像の一例を示した説明図である。

実施例

0023

[第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置]
図1は、本発明の第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10の外観斜視図である。なお、図中のX軸は被検者を基準とした左右方向(被検眼Eの眼幅方向)であり、Y軸方向は上下方向である。また、X軸方向及びY軸方向の双方に直交するZ軸方向は、角膜内皮細胞撮影装置10の検査光軸に平行な方向、すなわち、被検者に近づく前方向と被検者から遠ざかる後方向とに平行な前後方向(作動距離方向)である。

0024

図1に示すように、角膜内皮細胞撮影装置10は、被検眼Eの角膜内皮面C2(角膜内皮細胞、図3参照)の検査に用いられる眼検査装置であり、基台11と、ベース12と、顔支持部13と、装置本体14(測定ヘッドともいう)と、表示部15と、を備える。

0025

基台11上には、Z軸方向の前方(被検者)側から後方(検者)側に向かって、顔支持部13と、ベース12とが設けられている。

0026

顔支持部13は、被検者のを受ける顎受け部13aと、被検者の額が当接する額当て部13bとを備えており、角膜内皮細胞撮影装置10による検査時に被検者の顔を所定の支持位置で支持する。

0027

ベース12は、その上面側において、装置本体14をXYZ軸方向(左右・上下・前後の各方向)にそれぞれ移動自在に保持する。また、ベース12には、装置本体14をXYZ軸方向に個別に移動させる装置本体移動部17(図5参照)が設けられている。これにより、被検眼Eに対する装置本体14のXYZ軸方向のアライメント調整が可能になる。

0028

装置本体14の内部には、被検眼Eの角膜内皮面C2の撮影(検査)に対応した検査光学系が設けられている。また、装置本体14の被検者側の前面には、4つの前眼部照明光源18と、スリット光照射窓19と、発散光照射窓20と、スリット光入射窓21と、発散光入射窓22と、観察窓23と、が設けられている。

0029

前眼部照明光源18は、被検眼Eの前眼部を照明する。スリット光照射窓19は、スリット光Lを被検眼Eの角膜Cに向けて照射するための光照射窓である。発散光照射窓20は、発散光を角膜Cに向けて照射するための光照射窓である。スリット光入射窓21は、角膜Cで反射したスリット光Lの反射光R(図2参照)が入射する光入射窓である。発散光入射窓22は、角膜Cで反射した発散光の反射光が入射する光入射窓である。観察窓23は、被検眼Eの前眼部の像光が入射する光入射窓である。

0030

装置本体14の検者側の後面には、装置本体14の後部上面に設けられたX軸方向に平行な取付部15aを介して、表示部15がX軸周りに回転自在に設けられている。これにより、取付部15aを中心として、表示部15のX軸周りの傾き角度を任意に調整することができる。

0031

表示部15は、例えばタッチパネル式モニタが用いられる。この表示部15は、被検眼Eに対して装置本体14の位置調整を行うために表示される被検眼Eの前眼部(瞳孔虹彩)のリアルタイム動画観察像(以下、単に観察像と略す)と、装置本体14及び制御装置25(図5参照)により得られる角膜内皮面C2の画像と、角膜内皮面C2の検査結果と、角膜内皮面C2の撮影(検査)に係る各種操作を行うための操作メニュー画面と、装置本体14のXYZ軸方向の位置調整を行うための位置調整画面と、を表示する。検者は、表示部15に表示される操作メニュー画面及び位置調整画面上で所定のタッチ操作を行うことで、角膜内皮細胞撮影装置10の各種操作を行う。

0032

なお、本実施形態では、表示部15としてタッチパネル式モニタを用いているが、タッチパネル式以外の各種モニタを用いてもよい。この場合には、角膜内皮細胞撮影装置10の各種操作(装置本体14のXYZ軸方向の位置調整を含む)を行うための操作部を、基台11、ベース12、又は装置本体14に設ける。

0033

[装置本体内の検査光学系の概略構成
図2は、装置本体14に内蔵されている検査光学系の一例を示した概略図である。図2に示すように、装置本体14は、検査光学系として、前眼部観察光学系31と、照明光学系32と、撮影光学系33と、発散光投影光学系34と、発散光受光光学系35と、を有している。

0034

前眼部観察光学系31は、被検眼Eの前眼部を観察する。この前眼部観察光学系31には、XYアライメント指標投影光学系38と、固視標投影光学系39とが設けられている。XYアライメント指標投影光学系38は、被検眼Eに対する装置本体14のXY軸方向のアライメント(XYアライメント)の検出に用いられるアライメント指標を、被検眼Eに対して投影する。固視標投影光学系39は、被検眼Eに対して固視標像を投影する。

0035

照明光学系32は、被検眼Eの角膜Cの角膜内皮面C2を照明する。撮影光学系33は、角膜Cの角膜内皮面C2を撮影する。また、撮影光学系33は、被検眼Eに対する装置本体14のZ軸方向のアライメント(Zアライメント)の検出に用いられるZアライメント検出光学系40を有している。

0036

発散光投影光学系34は、被検眼Eの角膜Cに対して発散光を投影する。発散光受光光学系35は、角膜Cで反射された発散光の反射光を受光する。

0037

<前眼部観察光学系>
前眼部観察光学系31は、既述の図1に示した観察窓23の奥に配置されており、その光軸O1が被検眼Eの視軸合致し、且つその光軸O1が角膜Cの角膜頂点Cpを通過する様に位置調整されている。

0038

前眼部観察光学系31の光軸O1上には、被検眼E側から順に、観察窓23に設けた窓ガラス44と、ハーフミラー45と、対物レンズ46と、結像レンズ47と、撮像素子48と、が設けられている。被検眼Eの前眼部の像光は、窓ガラス44と、ハーフミラー45と、対物レンズ46と、結像レンズ47とを介して、撮像素子48の撮像面で受光される。撮像素子48は、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型又はCCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサであり、前眼部の像光を撮像して得られた撮像信号を後述の制御装置25(図5参照)へ出力する。なお、前眼部観察光学系31は、被検眼Eに対する装置本体14のXYアライメントを検出するXYアライメント検出光学系としても機能する。

0039

<XYアライメント指標投影光学系>
XYアライメント指標投影光学系38は、近赤外光発光する点光源発光ダイオード等)であるアライメント指標光源51と、集光レンズ52と、ハーフミラー53と、コリメータレンズ54と、既述のハーフミラー45と、を有する。アライメント指標光源51から射出されたアライメント指標光(近赤外光)は、集光レンズ52により集光された後、ハーフミラー53で反射されてコリメータレンズ54に達し、このコリメータレンズ54により平行光とされる。この平行光は、ハーフミラー45及び窓ガラス44を介して、被検眼Eの角膜Cに導かれる。

0040

角膜Cの角膜表面で反射された平行光の反射光は、窓ガラス44と、ハーフミラー45と、対物レンズ46と、結像レンズ47とを介して、撮像素子48の撮像面で受光される。これにより、撮像素子48により撮像された反射光の撮像信号に基づき、アライメント指標光の輝点像を含む被検眼Eの前眼部の観察像が得られる。

0041

<固視標投影光学系>
固視標投影光学系39は、中心固視用の発光ダイオード等の固視標光源57と、この固視標光源57の周囲に設けた複数の発光ダイオードにより構成される固視標光源(不図示)と、既述のハーフミラー53、コリメータレンズ54、及びハーフミラー45と、を有する。固視標光源57及びその周囲の不図示の固視標光源から出射された固視用光は、ハーフミラー53を透過し、コリメータレンズ54によって平行光にされた後、ハーフミラー45及び窓ガラス44を介して被検眼Eに投影される。これにより、被検者の被検眼Eに投影した固視用光に基づく固視標像を、被検者に固視目標として呈示することにより、被検者の視線を固定することができる。

0042

なお、固視標光源57は、角膜Cの中心部位を撮影する場合に点灯され、固視標光源57の周囲の固視標光源(不図示)は、角膜Cの中心部位を囲む周辺部の部位を撮影する場合に点灯される。

0043

<発散光投影光学系>
発散光投影光学系34は、照明光学系32の外側に配置された発光ダイオード61を有する。この発散光投影光学系34は、図1に示した発散光照射窓20を介して、被検眼Eの角膜Cに対して斜め方向から、すなわち、光軸O1に対して斜め方向から角膜Cに向けて近赤外光である発散光を投影する。

0044

<発散光投影光学系>
発散光受光光学系35は、光軸O1に対して発散光投影光学系34の光軸と対称な角度を有する光軸上に配置されている。この発散光受光光学系35は、発散光投影光学系34からの発散光の照射により角膜Cで反射され且つ発散光入射窓22(図1参照)から入射する発散光の反射光を集光する集光レンズ63と、その光軸上に配置されたラインセンサ64とを有している。

0045

ラインセンサ64上に達する発散光の反射光の強度分布の重心位置は、角膜Cの表面(角膜上皮)での反射光の強度分布の重心位置である。そして、発散光の反射光の強度分布の重心位置は、粗Zアライメント(前眼部観察光学系31の光軸O1方向のアライメント)が完了した場合に、例えばラインセンサ64の中心位置(予め設定した所定位置)となるように設定されている。

0046

従って、発散光の反射光の強度分布の重心位置が存在するラインセンサ64上の位置(番地)から、角膜Cの表面に対する装置本体14のZ軸方向の位置を検出することができる。このため、この重心位置がラインセンサ64上の中心位置に移動するように装置本体14をZ軸方向に移動させることにより、粗Zアライメントを行うことができる。なお、反射光の強度分布の重心位置を求める代わりに、強度分布のピークを求めてもよい。

0047

<照明光学系>
照明光学系32は、撮影用照明光学系32Aと、Zアライメント光投影光学系32Bとを有する。

0048

撮影用照明光学系32Aは、角膜頂点Cpを通過する光軸O2を有する。この光軸O2は、光軸O1に対して所定角度だけ傾斜している。

0049

撮影用照明光学系32Aの光軸O2上には、被検眼Eから離れた位置から被検眼Eに向って順に、白色発光ダイオード或いは単色光(例えば緑色又は青色等)の発光ダイオード等の撮影用光源71と、集光レンズ72と、スリット板73と、ダイクロイックミラー74と、対物レンズ75と、が設けられている。なお、撮影用照明光学系32Aは、ダイクロイックミラー74及び対物レンズ75を、後述のZアライメント光投影光学系32Bと共用している。

0050

撮影用光源71から射出した照明光は、角膜内皮面C2の撮影光として用いられる。この照明光は、集光レンズ72により集光された後、スリット板73を透過してスリット光Lとなる。このスリット光Lのうち可視波長域のスリット光Lが、ダイクロイックミラー74を透過して対物レンズ75に導かれる。そして、対物レンズ75を透過したスリット光Lは、スリット光照射窓19(図1参照)を通して斜め方向から角膜Cに照射される。すなわち、スリット光Lが、光軸O1に対して斜め方向から角膜Cへ照射される。

0051

Zアライメント光投影光学系32Bは、ダイクロイックミラー74によって分岐される光軸O2A上において、例えば赤外発光ダイオード等の観察用光源77と、集光レンズ78と、スリット板79と、を有している。

0052

観察用光源77から射出された照明光は、集光レンズ78で集光された後、スリット板79を透過してスリット光Lとなる。このスリット光Lは、ダイクロイックミラー74により反射されて対物レンズ75に導かれる。そして、対物レンズ75を透過したスリット光Lは、スリット光照射窓19(図1参照)を通して斜め方向から角膜Cに照射される。すなわち、スリット光Lが光軸O1に対して斜め方向から角膜Cへ照射される。

0053

図3は、角膜Cにより反射されるスリット光Lの反射光Rを説明するための説明図である。図3に示すように、反射光Rは、角膜Cの角膜表面C1で反射される反射光R1と、角膜Cの角膜内皮面C2で反射される反射光R2と、角膜Cの角膜実質層C3で反射される反射光R3と、を含む。そして、角膜Cにより反射されたスリット光Lの反射光R、すなわち角膜Cの各層にてそれぞれ反射された反射光R1,R2,R3は、スリット光入射窓21(図1参照)を通して、光軸O3を有する撮影光学系33に入射する。

0054

<撮影光学系>
図2に戻って、撮影光学系33は、スリット光入射窓21を通して入射する反射光Rの光軸O3(本発明の反射光の光路)に沿って配置された対物レンズ81と、ダイクロイックミラー82と、リレーレンズ83,84と、マスク85と、ミラー86と、結像レンズ87と、ミラー88と、撮像素子89と、を有している。なお、光軸O3は、光軸O1に関して光軸O2と対称となる。また、光軸O3はミラー86,88で偏向されている。

0055

ダイクロイックミラー82は、可視光(すなわち、撮影用照明光学系32Aからの反射光R)を透過してリレーレンズ83へ導くと共に、赤外光(すなわち、Zアライメント光投影光学系32Bからの反射光)はZアライメント検出光学系40へ反射する。

0056

マスク85は、ダイクロイックミラー82を通して入射する反射光Rの中で、角膜内皮面C2で反射された反射光R2が最初に結像する位置(第1結像位置)であって、撮像素子89とほぼ共役な位置に配置されている。なお、本実施形態ではマスク85とリレーレンズ84とが別体に設けられているが、マスク85がリレーレンズ84のレンズ面上に設けられていてもよい。

0057

マスク85は、被検眼Eに対して装置本体14がアライメントされた状態において、既述の角膜表面C1及び角膜実質層C3で反射した反射光R1,R3を遮断し、且つ角膜内皮面C2で反射した反射光R2の透過のみを許容する。これにより、角膜内皮面C2の反射光R2(角膜内皮面C2の像光)のみが、ミラー86と結像レンズ87とミラー88とを介して、撮像素子89に撮像され、角膜内皮面C2の画像が得られる。

0058

結像レンズ87は、本発明のレンズに相当するものであり、マスク85を通過した反射光R2の光路上に設けられている。この結像レンズ87は、ミラー86にて反射された角膜内皮面C2の反射光R2をミラー88へ導く。

0059

レンズ移動部90は、前述の結像レンズ87と共に本発明の複数画像取得系を構成するものであり、撮像素子89に入射する反射光R2の光路(光軸O3)に沿って結像レンズ87のレンズ位置を移動させる。なお、レンズ移動部90は、結像レンズ87を反射光R2の光路に沿って移動可能であれば、その構成及び構造(モータ駆動等)は特に限定されない。

0060

図4は、レンズ移動部90による結像レンズ87のレンズ位置の移動を説明するための説明図である。なお、図4中では、図面の煩雑化を防止するため、撮影光学系33の一部の図示を省略し、且つ撮影光学系33の光軸O3を直線状に簡略化している(後述の図7図10図11、及び図12も同様)。

0061

図4に示すように、レンズ移動部90により結像レンズ87のレンズ位置を反射光R2の光路に沿って移動させることで、角膜内皮面C2に対する撮影光学系33のピント位置(角膜内皮面C2の像光が撮像素子89に結像する位置)を変化させながら、撮像素子89により複数回に分けて反射光R2を撮像することができる。ここで、結像レンズ87は、マスク85(第1結像位置)を通過した反射光R2の光路上(マスク85よりも反射光R2の進行方向側、すなわち撮像素子89側)に配置されているため、結像レンズ87を移動させたとしても、マスク85による反射光R2の透過及び反射光R1,R3の遮断に影響を及ぼすことはない。

0062

本実施形態では、被検眼Eに対して装置本体14がアライメントされた状態(角膜位置にピントを合わせた状態)を基準位置Tとして、撮影光学系33のピント位置(結像レンズ87のレンズ位置)を変化させる範囲を決定する。

0063

具体的には、角膜Cの厚みが約0.5mmであるため、基準位置Tから±0.1mmの範囲内で撮影光学系33のピント位置が0.025mmずつ段階的に変化するように、結像レンズ87のレンズ位置を段階的に移動(ステップ移動)させる。例えば、ピント位置が「基準位置T−0.1mm」から「基準位置T+0.1mm」まで0.025mmずつ段階的に変化するように、結像レンズ87のレンズ位置を段階的に移動させる。そして、撮影光学系33のピント位置が変化される毎、すなわち、結像レンズ87が各レンズ位置に移動される毎に、撮像素子89による反射光R2の撮像が行われる。このように、装置本体14がアライメント調整された位置を基準として、その前後に撮影光学系33のピント位置を変化させながら反射光R2の撮像を行うことで、角膜内皮面C2の最適な画像が得られる状態で少なくとも1回は撮像を行うことができる。

0064

なお、ピント位置の範囲、及びピント位置の段階的な変化量は、上述の±0.1mm及び0.025mmに限定されるものではなく、撮影光学系33の光学特性に応じて適宜変更可能である。また、撮影光学系33のピント位置と結像レンズ87のレンズ位置との対応関係既知であるため、ピント位置の範囲及び段階的な変化量が決定すれば、結像レンズ87のレンズ位置の移動量を決定することができる。

0065

また、本実施形態では、レンズ位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮影の全てが、被検眼Eの固視微動が影響しない範囲の時間、例えば100msecを超えない範囲で完了するように、レンズ移動部90による結像レンズ87のレンズ位置の移動が行われる。換言すると、レンズ移動部90による結像レンズ87の移動速度に応じて、ピント位置の範囲及び段階的な変化量が決定される。すなわち、互いに異なるピント位置毎の角膜内皮面C2の撮影回数が増減する。

0066

撮像素子89は、CCD型又はCMOS型のイメージセンサであり、レンズ移動部90により結像レンズ87が複数のレンズ位置に移動される毎に、反射光R2(角膜内皮面C2の像光)を受光して撮像する。これにより、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120(図6参照)が得られる。そして、撮像素子89は、レンズ位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮像により得られた撮像信号を、後述の制御装置25(図5参照)へ順次出力する。

0067

<Zアライメント検出光学系>
図2に戻って、Zアライメント検出光学系40は、前述の対物レンズ81及びダイクロイックミラー82の他に、このダイクロイックミラー82によって分岐される光軸O3A上において、結像レンズ93とラインセンサ94(撮像素子でも可)とを有している。ラインセンサ94は、角膜Cとほぼ共役の位置に配置されている。

0068

ダイクロイックミラー82により反射されたZアライメント光投影光学系32Bからの反射光Rは、結像レンズ93によりラインセンサ94に導かれ、ラインセンサ94にて受光される。ラインセンサ94は、反射光Rの受光信号を後述の制御装置25(図5参照)へ出力する。このラインセンサ94で受光された反射光Rの受光信号(光量分布)の中で、角膜内皮面C2にて反射された反射光R2に相当するピークが検出されるラインセンサ94上の位置に基づき、被検眼Eに対する装置本体14のZ軸方向の精密Zアライメントを検出することができる。

0069

[制御装置]
図5は、角膜内皮細胞撮影装置10の制御装置25の概略図である。この制御装置25は、例えば、基台11、ベース12、又は装置本体14のいずれかの内部に設けられている。

0070

制御装置25は、CPU(Central Processing Unit)又はFPGA(field-programmable gate array)等を含む各種の演算部及び記憶部等から構成される演算回路であり、角膜内皮細胞撮影装置10の各部の動作を統括制御する。この制御装置25には、既述の図2に示した装置本体14内の各光学系の光源、撮像素子、及びラインセンサの他に、表示部15と、装置本体移動部17と、レンズ移動部90と、XYアライメント検出回路97と、Zアライメント検出回路98と、が接続されている。

0071

制御装置25は、角膜内皮面C2の撮影(検査)時に、既述の図2に示した装置本体14内の各光学系の光源、撮像素子、及びラインセンサを駆動して、被検眼Eに対する装置本体14のXYZ軸方向のアライメント(オートアライメント)を制御する。また、制御装置25は、撮像素子48からの撮像信号に基づき、被検眼Eの前眼部の観察像を表示部15に表示させる。

0072

さらに、制御装置25は、レンズ移動部90を駆動して結像レンズ87のレンズ位置を移動させながら、撮像素子89によりレンズ位置毎の反射光R2の撮像を実行させることにより、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120(図6参照)を取得する。さらにまた、制御装置25は、レンズ位置毎(ピント位置毎)の角膜内皮面C2の撮影画像120を解析して、角膜内皮面C2(角膜内皮細胞)の全焦点画像122を生成する(図8参照)。

0073

装置本体移動部17は、ベース12に対して装置本体14をXYZ軸方向に移動させる各移動機構(不図示)をそれぞれ駆動するモータであるXモータ100a、Yモータ100b、及びZモータ100cと、これらを制御するドライバ101a,101b,101cと、を有する。

0074

XYアライメント検出回路97は、前述の撮像素子48から入力される撮像信号に基づき、被検眼Eの前眼部の観察像に含まれるアライメント指標光の輝点像の位置を検出する。そして、XYアライメント検出回路97は、検出した輝点像の位置と、この観察像内で輝点像が存在すべき位置範囲として予め設定された設定範囲(不図示)との位置関係に基づき、被検眼Eに対する装置本体14のX軸方向及びY軸方向のアライメントであるXYアライメントを検出する。XYアライメント検出回路97は、XYアライメントの検出結果を制御装置25へ出力する。

0075

Zアライメント検出回路98は、前述のラインセンサ64から入力される受光信号に基づき、発散光の反射光の強度分布の重心位置が存在するラインセンサ64上の位置を検出し、この位置検出結果に基づき、被検眼Eに対する装置本体14のZ軸方向の粗アライメントである粗Zアライメントを検出する。そして、Zアライメント検出回路98は、粗Zアライメントの検出結果を制御装置25へ出力する。

0076

また、Zアライメント検出回路98は、前述のラインセンサ94から入力される受光信号に基づき、反射光Rの受光信号(光量分布)を解析して、反射光Rに含まれる反射光R2のピークが検出されるラインセンサ94上の位置を検出する。そして、Zアライメント検出回路98は、反射光R2のピークの検出位置と、ラインセンサ94の中心位置(中心番地)との位置ずれ量に基づき、被検眼Eに対する装置本体14のZ軸方向の精密アライメントである精密Zアライメントを検出し、この精密Zアライメントの検出結果を制御装置25へ出力する。

0077

なお、XYアライメント及びZアライメント(粗Zアライメント及び精密Zアライメント)の検出方法は公知技術であり、上記以外の公知のアライメント検出方法を用いて、XYアライメント及びZアライメントを検出してもよい。

0078

図6は、制御装置25の機能ブロック図である。図6に示すように、制御装置25は、不図示の記憶部等から読み出し制御プログラムを実行することで、アライメント調整部110と、レンズ移動制御部111と、画像取得部112と、解析部113と、全焦点画像生成部114として機能する。

0079

アライメント調整部110は、XYアライメント検出回路97から入力されるXYアライメント検出結果に基づき、ドライバ101a,101bを介してXモータ100a及びYモータ100bを駆動して、前述の輝点像が前述の設定範囲内に位置するように、装置本体14をXY軸方向に移動させる。これにより、被検眼Eに対する装置本体14のXYアライメントが自動で行われる。

0080

また、アライメント調整部110は、Zアライメント検出回路98から入力される粗Zアライメント検出結果に基づき、ドライバ101cを介してZモータ100cを駆動して、発散光の反射光の強度分布の重心位置がラインセンサ64の中心位置に移動するように、装置本体14をZ軸方向に移動させる。これにより、被検眼Eに対する装置本体14の粗Zアライメントが自動で行われる。

0081

さらに、アライメント調整部110は、Zアライメント検出回路98から入力される精密Zアライメント検出結果に基づき、ドライバ101cを介してZモータ100cを駆動して、反射光R2のピークがラインセンサ94の中心位置に移動するように、装置本体14をZ軸方向に移動させる。これにより、被検眼Eに対する装置本体14の精密Zアライメントが自動で行われる。

0082

レンズ移動制御部111は、レンズ移動部90の駆動を制御する。このレンズ移動制御部111は、オートアライメント(自動で行うXYZアライメント調整)の完了後、レンズ移動部90を駆動して、被検眼Eの固視微動が影響しない範囲の時間(例えば100msec)内で、結像レンズ87のレンズ位置を段階的に移動させる。これにより、撮影光学系33のピント位置が、既述の図4に示したように、基準位置Tから±0.1mmの範囲内で0.025mmずつ段階的に変更される。

0083

画像取得部112は、前述の撮像素子48の駆動を制御して、撮像素子48から被検眼Eの前眼部の撮像信号を取得し、取得した撮像信号に基づき被検眼Eの前眼部の観察像(不図示)を生成して表示部15へ出力する。これにより、表示部15において、被検眼Eの前眼部の観察像が表示される。

0084

また、画像取得部112は、レンズ移動部90による結像レンズ87の移動に伴い、結像レンズ87が新たなレンズ位置に順次移動される毎に、撮像素子89による反射光R2の撮像を実行させることにより、撮像素子89からレンズ位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮像信号を取得する。そして、画像取得部112は、取得した各撮像信号に基づき、レンズ位置毎(ピント位置毎)の角膜内皮面C2(角膜内皮細胞)の撮影画像120を生成し、各撮影画像120を表示部15へ出力する。これにより、表示部15において、角膜内皮面C2の各撮影画像120が表示される。さらに、画像取得部112は、生成した各撮影画像120を、解析部113と全焦点画像生成部114とにそれぞれ出力する。

0085

なお、制御装置25は、レンズ移動部90により結像レンズ87が新たなレンズ位置に順次移動される毎に、撮影用光源71を所定時間だけ点灯させる。これにより、撮像素子89によるレンズ位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮像が可能となり、レンズ位置毎の角膜内皮面C2の撮影画像120が得られる。

0086

図7は、レンズ位置毎(ピント位置毎)の角膜内皮面C2の撮影画像120の一例を示した説明図である。角膜内皮細胞撮影装置10では、照明光学系32により角膜内皮面C2に対して斜め方向からスリット光Lを照射し、且つ角膜内皮面C2にて反射された反射光Rを撮影光学系33により斜め方向から撮像している。このため、撮影画像120の全領域において角膜内皮面C2にピントが合う(合焦)ことはなく、撮影画像120の一部の領域では角膜内皮面C2にピントが合うが、他の領域では角膜内皮面C2にピントが合わなくなる。

0087

例えば図7に示すように、各撮影画像120のうちの1つの撮影画像120aでは、画像内の図中の左端部側で角膜内皮面C2にピントが合うが、別の撮影画像120bでは、画像内の図中の右端部側で角膜内皮面C2にピントが合う。

0088

また、本実施形態では、装置本体14(角膜内皮細胞撮影装置10)を移動させることなく、結像レンズ87のレンズ位置のみを変えながら撮像素子89にて反射光R2を撮像している。このため、既述の図15に示したような従来例とは異なり、角膜C(角膜内皮面C2)に対して照射される照明光学系32からのスリット光Lの照明位置がずれることなく、常に同じ位置が照明された状態で撮像素子89による反射光R2の撮像が実行される。その結果、撮影光学系33のピント位置のみが異なる撮影画像120が得られる。

0089

図6に戻って、解析部113は、画像取得部112から入力された各撮影画像120を解析して、各撮影画像120の中から最も良好な撮影画像120を選択する。例えば、解析部113は、各撮影画像120のコントラスト評価値をそれぞれ求め、最もコントラスト評価値が高い撮影画像120を、最も良好な撮影画像120として選択する。或いは、解析部113は、撮影画像120毎に角膜内皮面C2にピントが合う領域の面積画素数でも可)を公知技術により求め、最も面積が大きくなる撮影画像120を、最も良好な撮影画像120として選択する。

0090

次いで、解析部113は、最も良好な撮影画像120を解析して、角膜内皮面C2の健全性を示す診断結果(角膜内皮面C2の大きさ、形状、及び密度等)を、角膜内皮面C2の検査結果として求める。なお、具体的な解析方法については公知技術(例えば特開2014−140484号公報参照)であるので、ここでは具体的な説明は省略する。そして、解析部113は、最も良好な撮影画像120及び角膜内皮面C2の検査結果を表示部15に出力して表示させる。

0091

全焦点画像生成部114は、画像取得部112から入力された各撮影画像120に基づき、角膜内皮面C2の全焦点画像122を生成する。ここで、全焦点画像122とは、その全領域で角膜内皮面C2にピントが合っている画像である。

0092

図8は、全焦点画像生成部114による全焦点画像122の生成の一例を説明するための説明図である。図8に示すように、全焦点画像生成部114は、撮影画像120毎に角膜内皮面C2にピントが合う合焦領域FAを抽出し、抽出した合焦領域FAを結合することで、全焦点画像122を生成する。

0093

ここで本実施形態では、結像レンズ87のレンズ位置(ピント位置)を移動させながら、撮像素子89でレンズ位置毎に反射光R2を撮像してレンズ位置毎の撮影画像120を生成しているので、各撮影画像120には互いに異なる位置に合焦領域FAが含まれ、且つ隣接画像同士の合焦領域FAもほぼ連続している。このため、各撮影画像120の合焦領域FAを連結することで、全焦点画像122が得られる。そして、全焦点画像生成部114は、生成した全焦点画像122を表示部15に出力して表示させる。

0094

表示部15は、被検眼Eの前眼部の観察像、各撮影画像120、最も良好な撮影画像120と角膜内皮面C2の検査結果、及び全焦点画像122の中から、検者(タッチ操作)により選択された1又は複数を表示する。

0095

[第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の作用]
次に、図9を用いて上記構成の第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10の作用について説明を行う。図9は、第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10による角膜内皮面C2の撮影処理(本発明の制御方法)の流れを示すフローチャートである。

0096

検者が角膜内皮細胞撮影装置10の電源スイッチをONすると、角膜内皮細胞撮影装置10の各部が起動する。次いで、被検者の顔を顔支持部13で支持させ、さらに固視標投影光学系39の固視標光源57(固視用光)に被検者の視線を固視させる。この際に、制御装置25の画像取得部112は、撮像素子48から被検眼Eの前眼部の撮像信号を取得し、この撮像信号に基づき前眼部の観察像を生成して表示部15に出力する。これにより、検者は、表示部15に前眼部の観察像が表示されることを確認し、表示部15に前眼部の観察像が表示されていない場合には被検眼Eに対する装置本体14の位置調整操作(顎受け部13aの高さ調整を含む)を行うことができる。

0097

そして、検者は被検眼E(両眼)のいずれか一方に対する装置本体14のアライメントを開始する。具体的に、検者は、表示部15をタッチ操作して、装置本体14の光軸O1が最初に撮影及び検査する被検眼Eに合うように装置本体14の位置調整を行った後、アライメント開始操作を行う(ステップS1)。

0098

この操作を受けて、制御装置25は、既述の図2に示した前眼部観察光学系31と、Zアライメント光投影光学系32Bと、発散光投影光学系34と、発散光受光光学系35と、XYアライメント指標投影光学系38と、固視標投影光学系39と、Zアライメント検出光学系40とを作動させる。これにより、撮像素子48から出力される撮像信号に基づき、XYアライメント検出回路97が被検眼Eに対する装置本体14のXYアライメントを検出し、この検出結果をアライメント調整部110へ出力する(ステップS2)。

0099

次いで、アライメント調整部110は、XYアライメント検出回路97から入力されるXYアライメント検出結果に基づき、ドライバ101a,101bを介して、各モータ100aをそれぞれ駆動して、装置本体14のXYアライメントを行う(ステップS3)。

0100

XYアライメント後、Zアライメント検出回路98は、ラインセンサ64,94からそれぞれ出力される受光信号に基づき、被検眼Eに対する装置本体14のZアライメント(粗Zアライメント、精密Zアライメント)を検出し、Zアライメントの検出結果をアライメント調整部110へ出力する(ステップS2)。

0101

次いで、アライメント調整部110は、Zアライメント検出回路98から入力されるZアライメント検出結果に基づき、ドライバ101cを介して、Zモータ100cを駆動して、装置本体14のZアライメントを行う。これにより、被検眼Eに対する装置本体14のオートアライメントが完了する(ステップS3)。なお、精密Zアライメント検出及び精密Zアライメント調整は、粗Zアライメント検出及び粗Zアライメント調整の後に実行される。XYZ軸方向のオートアライメントにより、撮影光学系33のピント位置が既述の図4に示した基準位置Tに調整される。

0102

オートアライメント完了後(アライメント調整後)、レンズ移動制御部111は、レンズ移動部90を駆動して、撮影光学系33のピント位置が「基準位置T−0.1mm」に調整されるレンズ位置へ結像レンズ87を移動させる(ステップS4)。この結像レンズ87の移動後、制御装置25は、撮影用照明光学系32Aの撮影用光源71を所定時間点灯させて、この撮影用光源71から照明光を出射させる。

0103

撮影用光源71から出射された照明光は、既述の図2に示したように、集光レンズ72及びスリット板73を経てスリット光Lとなる。このスリット光Lは、ダイクロイックミラー74及び対物レンズ75を経て、角膜C(角膜内皮面C2)に対して斜め方向から照射される(ステップS5)。そして、角膜Cの各層にてそれぞれ反射されたスリット光Lの反射光R(反射光R1,R2,R3)は、撮影光学系33に入射する。

0104

撮影光学系33に入射した反射光Rは、ダイクロイックミラー82と、リレーレンズ83,84とを経てマスク85に入射する。そして、角膜内皮面C2で反射した反射光R2のみがマスク85を通過して、ミラー86と結像レンズ87とミラー88とを経て撮像素子89で受光される。これにより、撮像素子89により反射光R2が撮像され、撮像素子89から画像取得部112に対して反射光R2の撮像信号が出力される(ステップS6)。

0105

次いで、レンズ移動制御部111は、レンズ移動部90を駆動して、結像レンズ87を次のレンズ位置へ移動させることにより、撮影光学系33のピント位置を+0.025mmだけ変化させる(ステップS7でNO、ステップS8)。そして、前述のステップS5及びステップS6の処理が再び実行され、次のレンズ位置(ピント位置)での撮像素子89による反射光R2の撮像が実行されることにより、撮像素子89から画像取得部112に対して反射光R2の撮像信号が再び出力される。

0106

以下、撮影光学系33のピント位置が「基準位置T+0.1mm」となるレンズ位置での反射光R2の撮像が完了するまで、前述のステップS5からステップS8までの処理が固視微動の影響がない時間(100msec)内で繰り返し実行される。これにより、ピント位置を「基準位置T−0.1mm」から「基準位置T+0.1mm」まで0.025mmずつ段階的に変化させながら、レンズ位置(ピント位置)毎に撮像素子89による反射光R2の撮像が行われる(ステップS7でYES)。その結果、撮像素子89から画像取得部112に対して、互いに異なるピント位置毎の角膜内皮面C2の撮像信号が出力される。

0107

画像取得部112は、撮像素子89から順次入力されるレンズ位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮像信号に基づき、レンズ位置毎の角膜内皮面C2の撮影画像120を生成する。これにより、角膜内皮細胞撮影装置10において、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が取得される(ステップS9)。結像レンズ87のレンズ位置のみを変えながら撮像素子89にて反射光R2を撮像しているので、複数の撮影画像120毎にスリット光Lの照明位置が異なることなく、撮影光学系33のピント位置のみが異なる撮影画像120(図7参照)が得られる。

0108

次いで、画像取得部112は、生成した複数の撮影画像120を、表示部15と解析部113と全焦点画像生成部114とにそれぞれ出力する。これにより、各撮影画像120が表示部15に表示される。

0109

そして、検者が解析操作を行うと、解析部113は、画像取得部112から入力された各撮影画像120の中から最も良好な撮影画像120を選択し、選択した撮影画像120を解析して角膜内皮面C2の検査結果を求める(ステップS10)。解析部113により選択された撮影画像120及び角膜内皮面C2の検査結果は、解析部113から表示部15へ出力される。これにより、最も良好な撮影画像120と、角膜内皮面C2の検査結果とが表示部15に表示される(ステップS11)。

0110

また、検者が全焦点画像表示操作を行うと、全焦点画像生成部114は、画像取得部112から入力された各撮影画像120に基づき、既述の図8に示したように、角膜内皮面C2の全焦点画像122を生成し、この全焦点画像122を表示部15へ出力する。これにより、表示部15にて全焦点画像122が表示される(ステップS12)。

0111

以上で被検眼Eの一方に対する角膜内皮面C2の撮影及び検査が完了する。次いで、検者は、表示部15をタッチ操作して、装置本体14の光軸O1が被検眼Eの他方に合うように装置本体14の位置調整を行う(ステップS13でNO、ステップS14)。

0112

以下、前述のステップS1からステップS12までの処理が繰り返し実行され、被検眼Eの他方に対応する観察像、撮影画像120、角膜内皮面C2の検査結果、及び全焦点画像122の表示が実行される。これにより、被検眼Eの他方に対する角膜内皮面C2の撮影及び検査が完了する(ステップS13でYES)。

0113

[第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の効果]
以上のように、第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10では、レンズ移動部90により撮影光学系33内の結像レンズ87のレンズ位置を移動させながら、結像レンズ87のレンズ位置毎に撮像素子89により反射光R2の撮像を行う。レンズ移動部90による結像レンズ87のレンズ位置の移動は、従来例の装置本体14の移動よりも高速に行うことができるため、被検眼Eの固視微動が影響しない時間内(例えば100msec内)で、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が得られる。また、従来例とは異なり、複数の撮影画像120毎にスリット光Lの照明位置が異なることなく、撮影光学系33のピント位置のみが異なる複数の撮影画像120が得られる。その結果、角膜内皮面C2の撮影回数の向上と、スリット光Lの照明位置のずれ防止とが図られるので、角膜内皮面C2(角膜内皮細胞)の最適な撮影画像120を確実に取得することができる。これにより、撮影の失敗が少なくなるため、被検者(患者)の負担が減少する。

0114

[第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置]
図10は、第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Aの概略図である。上記第1実施形態では、結像レンズ87のレンズ位置を移動させることにより、撮影光学系33のピント位置のみが異なる複数の撮影画像120を取得している。これに対して、第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Aは、結像レンズ87のレンズ位置を移動させる代わりに、撮像素子89の位置を移動させることにより、前述の複数の撮影画像120を取得する。

0115

図10に示すように、第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Aは、レンズ移動部90の代わりに撮像素子移動部90Aを備え、且つ制御装置25Aがレンズ移動制御部111の代わりに撮像素子移動制御部111Aとして機能する点を除けば、上記第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10と基本的に同じ構成である。このため、上記第1実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

0116

撮像素子移動部90Aは、撮像素子89と共に本発明の複数画像取得系を構成するものであり、撮像素子89に入射する反射光R2の光路(光軸O3)に沿って撮像素子89の位置(素子位置)を移動させる。なお、撮像素子移動部90Aは、撮像素子89を反射光R2の光路に沿って移動可能であれば、その構成及び構造(モータ駆動等)は特に限定されない。

0117

撮像素子移動制御部111Aは、撮像素子移動部90Aの駆動を制御する。この撮像素子移動制御部111Aは、前述のオートアライメントの完了後、撮像素子移動部90Aを駆動して、撮像素子89の素子位置を段階的に移動させる。

0118

具体的には、既述の図4に示した第1実施形態と同様に、撮影光学系33のピント位置が基準位置Tから±0.1mmの範囲内で0.025mmずつ段階的に変化するように、撮像素子89の素子位置を段階的に移動させる。なお、撮影光学系33のピント位置と撮像素子89の素子位置との対応関係は既知であるため、ピント位置の範囲及び段階的な変化量が決定すれば、撮像素子89の素子位置の移動量を決定することができる。

0119

このように、結像レンズ87を移動させる代わりに撮像素子89を移動させた場合であっても、第1実施形態と同様に、角膜内皮面C2に対する撮影光学系33のピント位置を変更しながら、撮像素子89により複数回に分けて反射光R2を撮像することができる。この際に、撮像素子89の移動についても結像レンズ87の移動と同様に高速で行うことができるため、素子位置毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮影の全てを、被検眼Eの固視微動が影響しない範囲の時間(例えば100msec)を超えない範囲で完了することができる。

0120

なお、第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Aの作用については、結像レンズ87を移動させる代わりに撮像素子89を移動させる点を除けば、既述の図9に示した第1実施形態と基本的に同じであるので具体的な説明は省略する。

0121

[第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の効果]
以上のように、第2実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Aでは、撮像素子移動部90Aにより撮影光学系33内の撮像素子89の素子位置を移動させながら、撮像素子89の素子位置毎に反射光R2の撮像を行うことで、既述の第1実施形態と同様に、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が得られる。その結果、第1実施形態と同様の効果が得られる。

0122

[第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置]
図11は、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bの概略図である。上記各実施形態では、結像レンズ87のレンズ位置又は撮像素子89の素子位置を移動させることにより、撮影光学系33のピント位置のみが異なる複数の撮影画像120を取得している。これに対して、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bは、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを変えることにより、前述の複数の撮影画像120を取得する。

0123

図11に示すように、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bは、結像レンズ87の代わりに焦点距離可変レンズ130を備え、且つ制御装置25Bがレンズ移動制御部111の代わりに焦点距離制御部111Bとして機能する点を除けば、上記第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10と基本的に同じ構成である。このため、上記第1実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

0124

焦点距離可変レンズ130は、本発明の複数画像取得系を構成するものであり、公知のエレクトロウェッティング方式を用いた液体レンズである。焦点距離可変レンズ130は、非混合な2種類の液体131A,131Bと、各液体131A,131Bが封入された一対の電極基板132とを備える。焦点距離可変レンズ130は、電極基板132に対する電圧印加により液体131A,131Bの界面Qを変形させることにより、光学的パワー、すなわち焦点距離fを変化させることができる。

0125

焦点距離制御部111Bは、焦点距離可変レンズ130の電極基板132に印加する印加電圧を制御して、液体131A,131Bの界面Qを変形させることにより、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを段階的に変化させる。

0126

具体的には、既述の図4に示した第1実施形態と同様に、撮影光学系33のピント位置が基準位置Tから±0.1mmの範囲内で0.025mmずつ段階的に変化するように、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを段階的に変化させる。なお、撮影光学系33のピント位置と焦点距離可変レンズ130の焦点距離fとの対応関係は既知であるため、ピント位置の範囲及び段階的な変化量が決定すれば、ピント位置毎の焦点距離可変レンズ130の焦点距離fをそれぞれ決定することができる。

0127

このように、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを段階的に変化させることで、上記各実施形態と同様に、角膜内皮面C2に対する撮影光学系33のピント位置を変更しながら、撮像素子89により複数回に分けて反射光R2を撮像することができる。この際に、上記各実施形態のように結像レンズ87又は撮像素子89を移動させる場合と比較して、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fの変化は、電極基板132に印加される電圧により制御されるので、より高速に行うことができる。その結果、焦点距離f毎(ピント位置毎)の反射光R2の撮影の全てを、被検眼Eの固視微動が影響しない範囲の時間(例えば100msec)内で確実に完了することができる。

0128

なお、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bの作用については、結像レンズ87を移動させる代わりに焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを変化させる点を除けば、既述の図9に示した第1実施形態と基本的に同じであるので具体的な説明は省略する。

0129

[第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の効果]
以上のように、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bでは、焦点距離制御部111Bにより焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを変化させながら、焦点距離f毎に撮像素子89による反射光R2の撮像を行うことで、既述の第1実施形態と同様に、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が得られる。その結果、第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第3実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Bが行う焦点距離可変レンズ130の焦点距離fの変化は、上記各実施形態の結像レンズ87又は撮像素子89の移動よりも高速に実行可能であるので、より短時間で複数の撮影画像120が得られる。このため、上記各実施形態よりも被検眼Eの固視微動の影響をより低減させることができる。

0130

なお、上記第3実施形態では、焦点距離可変レンズ130としてエレクトロウェッティング方式の液体レンズを例に挙げて説明したが、焦点距離fを可変可能であれば、液体レンズ以外の各種レンズを用いてもよい。

0131

また、上記第3実施形態では、焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを変化させることで複数の撮影画像120を取得しているが、例えば、屈折率を変化可能な光学体を反射光R2の光路上に配置して、この光学体の屈折率を変化(すなわち、反射光R2の光路長を変化)させることで複数の撮影画像120を取得してもよい。

0132

[第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置]
図12は、第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cの概略図である。上記各実施形態では、結像レンズ87又は撮像素子89の移動、或いは焦点距離可変レンズ130の焦点距離fを変化させることにより、撮影光学系33のピント位置のみが異なる複数の撮影画像120を順次取得しているが、第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cでは複数の撮影画像120を同時取得する。

0133

図12に示すように、第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cは、2つのミラー86及びミラー88の間に設けられた複数のハーフミラー140と、各ハーフミラー140及びミラー88の各々に対応して設けられた複数の個別撮像部141と、を有している点を除けば、上記第1実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10と基本的に同じ構成である。また、角膜内皮細胞撮影装置10Cの制御装置25Cは、レンズ移動制御部111として機能しない点を除けば、上記第1実施形態の制御装置25と基本的に同じ構成である。このため、上記第1実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

0134

複数のハーフミラー140は、本発明の光分割部に相当するものであり、ミラー86とミラー88との間の反射光R2の光路(光軸O3)に沿って間隔をあけて配置されている。各ハーフミラー140は、入射した反射光R2の一部を透過すると共に、残りを反射する。これにより、ミラー86にて反射された反射光R2が複数に光分割される。

0135

複数の個別撮像部141は、前述の各ハーフミラー140と共に本発明の複数画像取得系を構成するものであり、各ハーフミラー140及びミラー88によりそれぞれ反射された反射光R2が入射する位置に配置されている。各個別撮像部141は、それぞれ結像レンズ142と撮像素子89とを有している。そして、個別撮像部141毎に、結像レンズ142を通して反射光R2を撮像素子89に入射すると共に、撮像素子89により反射光R2を受光及び撮像して反射光R2の撮像信号を画像取得部112へ出力する。

0136

ここで、ミラー86と結像レンズ142との間の反射光R2の光路長は、個別撮像部141毎に異なっている。従って、上記第1実施形態のように結像レンズ87のレンズ位置を移動させる場合と同様に、角膜内皮面C2に対する撮影光学系33のピント位置を個別撮像部141毎に異ならせることができる。すなわち、個別撮像部141毎の反射光R2の光路長を調整することで、ピント位置の範囲、及びピント位置の段階的な変化量を任意に調整することができる。

0137

具体的に、既述の図4に示した第1実施形態と同様に、撮影光学系33のピント位置が基準位置Tから±0.1mmの範囲内で0.025mmずつ段階的に変化するように、反射光R2の光路長が個別撮像部141毎に調整されている。

0138

各個別撮像部141は、それぞれ異なるピント条件(ピント状態)で反射光R2を同時に撮像して、反射光R2の撮像信号をそれぞれ画像取得部112へ出力する。これにより、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が同時に得られる。

0139

制御装置25Cは、各個別撮像部141による反射光R2の撮像時において、撮影用光源71を所定時間だけ1回点灯させる。すなわち、第4実施形態では、各個別撮像部141で反射光R2の撮像を同時に行うため、撮影用光源71の点灯、すなわち角膜Cに対するスリット光Lの照射も1回だけ行われる。

0140

このように第4実施形態では、スリット光Lの1回の照射と、各個別撮像部141による反射光R2の1回の同時撮像とにより、上記各実施形態よりも短時間で複数の撮影画像120を取得することができる。

0141

[第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の作用]
次に、図13を用いて上記構成の第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cの作用について説明を行う。図13は、第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cによる角膜内皮面C2の撮影処理(本発明の制御方法)の流れを示すフローチャートである。なお、ステップS1からステップS3までの処理は、既述の図9に示した第1実施形態と基本的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。

0142

ステップS3のオートアライメントの完了後、制御装置25Cは、撮影用照明光学系32Aの撮影用光源71を所定時間だけ1回点灯させて、この撮影用光源71から照明光を出射させる。これにより、既述の第1実施形態と同様に、スリット光Lが、角膜C(角膜内皮面C2)に対して斜め方向から1回照射される(ステップS5A、本発明の照明ステップに相当)。そして、角膜Cの各層にてそれぞれ反射されたスリット光Lの反射光Rのうち角膜内皮面C2で反射された反射光R2が、撮影光学系33のミラー86に入射する。

0143

ミラー86に反射された反射光R2は、各ハーフミラー140により複数に光分割される。そして、光分割された複数の反射光R2は、互いに異なる光路長の光路を経て複数の個別撮像部141にそれぞれ入射する。これにより、各個別撮像部141の撮像素子89によりそれぞれ異なるピント条件で反射光R2が同時撮像され、各個別撮像部141の撮像素子89からそれぞれ反射光R2の撮像信号が画像取得部112へ出力される(ステップS6A、本発明の撮影ステップに相当)。

0144

画像取得部112は、各個別撮像部141(撮像素子89)から入力される反射光R2の撮像信号に基づき、それぞれ角膜内皮面C2の撮影画像120を生成する。これにより、角膜内皮細胞撮影装置10Cにおいて、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が同時取得される(ステップS9A)。

0145

なお、これ以降の処理は、既述の図9に示した第1実施形態と基本的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。

0146

[第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置の効果]
以上のように、第4実施形態の角膜内皮細胞撮影装置10Cでは、角膜内皮面C2の反射光R2を複数に光分割し、光分割された複数の反射光R2を各個別撮像部141によりそれぞれ異なるピント条件で撮像するので、既述の第1実施形態と同様に、角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120が得られる。その結果、第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第4実施形態では、上記各実施形態とは異なり、スリット光Lの1回の照射と、各個別撮像部141による反射光R2の1回の同時撮像とにより複数の撮影画像120を同時取得することができるので、最短時間で複数の撮影画像120が得られる。このため、上記各実施形態よりも確実に被検眼Eの固視微動の影響を低減させることができる。

0147

なお、個別撮像部141毎のピント条件を変更する方法は、ミラー86と結像レンズ142との間の反射光R2の光路長を異ならせる方法に限定されるものではない。例えば結像レンズ142と撮像素子89との間の反射光R2の光路長を個別撮像部141毎に異ならせたり(屈折率の異なる光学体の配置を含む)、或いは結像レンズ142の焦点距離fを個別撮像部141毎に異ならせたりしてもよく、或いはこれらの方法を適宜組み合わせてもよい。

0148

また、第4施形態では複数のハーフミラー140により反射光R2を複数に光分割しているが、例えばファイバーカプラなどの各種の光分割部を用いて反射光R2を光分割してもよい。

0149

さらに、上記第4実施形態で説明した反射光R2の光分割と、上記第1実施形態から第3実施形態で説明した複数の撮影画像120の順次取得とを適宜組み合わせてもよい。すなわち、上記第4実施形態よりも個別撮像部141の数を減らしつつ、各個別撮像部141に上記第1実施形態から第3実施形態で説明した複数の撮影画像120の順次取得機能を持たせる。これにより、各個別撮像部141においてピントが異なる撮影画像120を複数取得することができる。例えば、前述の個別撮像部141を2個配置すれば、上記第1実施形態から第3実施形態の1/2の時間で複数の撮影画像120の取得が可能となり、さらに、各個別撮像部141を3個以上配置する場合(上記第4実施形態)と比較して省スペース化が図れる。その結果、個別撮像部141の配置スペースの小型化(装置の小型化)と、複数の撮影画像120の取得に要する時間の短縮化との両立を図ることができる。

0150

[その他]
角膜内皮面C2に対するピントを異ならせた複数の撮影画像120を取得する方法は、上記各実施形態で説明した方法に限定されるものではなく、複数の撮影画像120を取得可能であれば各種の複数画像取得系を採用可能である。

0151

上記第1実施形態では、制御装置25が基台11、ベース12、又は装置本体14の内部に設けられているが、制御装置25を基台11等と別体に設けてもよい。すなわち、制御装置25としてパーソナルコンピュータ又は携帯端末等の各種演算装置を用いてもよい。なお、第2実施形態から第4実施形態も同様である。

0152

装置本体14内の検査光学系の構成は、既述の図2に示した例に限定されるものではなく、その要部(レンズ移動部90等)以外の構成及び配置(スリット光Lの照射方法及び照射方向、及び反射光Rの受光方法及び受光方向等を含む)については適宜変更してもよい。

0153

10,10A,10B,10C…角膜内皮細胞撮影装置,14…装置本体,25,25A,25B,25C…制御装置,31…前眼部観察光学系,32…照明光学系,33…撮影光学系,85…マスク,87…結像レンズ,89…撮像素子,90…レンズ移動部,90A…撮像素子移動部,110…アライメント調整部,111…レンズ移動制御部,111A…撮像素子移動制御部,111B…焦点距離制御部,114…全焦点画像生成部,120…撮影画像,122…全焦点画像,130…焦点距離可変レンズ,140…ハーフミラー,141…個別撮像部

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