JP2012213523A - 角膜内皮細胞撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数枚の内皮画像をスムーズに取得する。
【解決手段】 照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に往復して移動させ、前記装置本体の往路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する一方、前記装置本体の復路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する往復撮影手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、被検者眼の角膜内皮の細胞像を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。

従来より、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装置が知られている（特許文献１参照）。

ところで、上記のような装置として、例えば、角膜内皮に対する合焦状態を検出する合焦検出センサーを設け、内皮とのピント位置に装置本体を移動させた上で撮影を行う装置（特許文献１参照）や、装置本体を所定方向に移動させながら連続的に撮影を行う装置（特許文献２参照）が知られている。

特開平８−２０６０８０号公報 特開平７−７９９９２４号公報

しかしながら、従来装置の場合、多くの内皮画像を取得する場合、多くの時間を要し、検者及び被検者にとって負担である。例えば、固視位置を変更して複数部位における内皮画像を得る場合、被検者は、視線方向をその都度変える必要があり、そして、同じような撮影が繰り返し行われる。

複数部位の撮影に代表されるように、検査時間の長期化は、眼を疲労させる。そして、眼が疲れると、固視微動が増加し、結果的には、撮影画像の劣化を招く。

本発明は、上記問題点を鑑み、複数枚の内皮画像をスムーズに取得できる角膜内皮細胞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）
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に往復して移動させ、前記装置本体の往路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する一方、前記装置本体の復路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する往復撮影手段と、
を備えることを特徴とする。
（２）
複数の固視標を持ち、被検眼の固視方向を誘導する固視光学系と、
前記固視光学系を制御し、往復撮影手段によって前記装置本体の移動方向が切り換わるのに応じて前記固視標の呈示位置を変更する固視制御手段と、
を備えることを特徴とする（１）の角膜内皮細胞撮影装置。
（３）
前記往復撮影手段は、前記撮像素子上における角膜反射光の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて折返し位置が設定することを特徴とする（１）〜（２）の角膜内皮細胞撮影装置。
（４）
前記複数の固視標の内、被検者に呈示する固視標グループを選択する選択手段を備え、
前記固視制御手段は、前記選択手段によって選択された固視標グループに基づいて前記固視標の呈示位置を変更することを特徴とする（１）〜（３）の角膜内皮細胞撮影装置。
（５）
前記設定手段は、
角膜中心部に加えて角膜の上部／下部／左部／右部の内皮画像を撮影するために設定された第１固視標グループと、
角膜中心部に加えて角膜の右上部／右下部／左下部／左上部の内皮画像を撮影するために設定された第２固視標グループと、
を少なくとも選択可能であることを特徴とする（１）〜（４）の角膜内皮細胞撮影装置。
（６）
前記往復撮影手段は、前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に往復して移動させ、前記装置本体の往路方向への移動中に前記照明光源を連続発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する一方、前記装置本体の復路方向への移動中に前記照明光源を連続発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得することを特徴とする（１）〜（５）の角膜内皮細胞撮影装置。
（７）
被検者眼の前眼部を撮像するための前眼部撮像素子を有する前眼部観察光学系と、
前記前眼部撮像素子からの撮像信号に基づいて被検者眼の固視状態を安定したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前進又は後退動作を開始することを特徴とする（１）〜（６）の角膜内皮細胞撮影装置。
（８）
前記往復撮影手段は、前記撮像素子上における角膜反射光の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて前記照明光源の光量を制御することを特徴とする（１）〜（７）の角膜内皮細胞撮影装置。

本発明は、上記問題点を鑑み、複数枚の内皮画像をスムーズに取得できる。

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、本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。

装置１００は、いわゆる据え置き型の装置であって、基台１と、基台１に取り付けられた顔支持ユニット２と、図示なき摺動機構により基台１上で移動可能に設けられた移動台３と、移動台３に対して移動可能に設けられ、後述する撮影系及び光学系を収納する撮影部（装置本体）４と、を備える。

撮影部４は、移動台３に設けられたＸＹＺ駆動部６により、被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。移動台３は、ジョイスティック５の操作により、基台１上をＸＺ方向に移動される。また、検者が回転ノブ５ａを回転操作することにより、撮影部４はＸＹＺ駆動部６のＹ駆動によりＹ方向に移動される。ジョイスティック５の頂部には、スタートスイッチ５ｂが設けられている。表示モニタ９５は、撮影部４の検者側に設けられている。なお、本実施形態では、図示なき摺動機構又はＸＹＺ駆動部６により撮影部４が眼Ｅに対して相対的に移動される。

なお、撮影部４を移動させる構成としては、メカニカルな摺動機構を設けず、駆動部６のモータの駆動によって撮影部４を左右眼に対して移動させる構成であってもよい。また、本装置は、ジョイスティック５のような手動用操作部材としてタッチパネルを有する構成であってもよい。

図２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３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、撮像光学系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３参照）、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。

撮像光学系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。撮像光学系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、撮像光学系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４参照）。

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２参照）。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３参照）。

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４参照）。

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４参照）。

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４参照）。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２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４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、スタートスイッチ５ｂ、ＸＹＺ駆動部６、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。また、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。そして、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。また、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。

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４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４（ａ）はアライメントずれがある場合の表示例であり、図４（ｂ）はアライメントが適正な状態における表示例である。

この場合、光源７１が点灯され、眼Ｅの固視方向が正面に誘導される。まず、検者は、被検者に固視標を注視させる。また、モニタ９５に表示された前眼部像を観察しながら、眼Ｅに対する撮影部４の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４（ａ）に示すように、拡散光による角膜指標像が撮像素子６４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が検出されるようになると、制御部９０は、検出された輝点の位置を検出する。

そして、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し、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、駆動部６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。

以上のようにして撮影部４が移動され、指標像ｉ１０が検出されると、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。ここで、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。

そして、制御部９０は、指標像ｉ１０の座標位置を略角膜頂点として検出し、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、駆動部６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内に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。

また、上記のようにして指標像ｉ１０が検出されるようになると、同様に、無限遠の指標像ｉ２０、ｉ３０が検出される。そこで、制御部９０は、前述のように検出される無限遠の指標像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）。そして、制御部９０は、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自動アライメント）。

この場合、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と判定されると、第１自動アライメントの作動を停止し、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。そして、制御部９０は、受光素子８９からの受光結果に基づいて駆動部６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を検出し、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５参照）。そして、制御部９０は、上皮からの反射光束による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。

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ら、制御部９０は、ＸＹＺ方向のアライメントが合致したと判定し、トリガ信号を発する。

＜往復撮影＞
次に、アライメント完了後、撮影部４を往復して移動させ、往路方向と復路方向の両方向において内皮画像を連続撮影する場合について説明する。

図６は往復移動における装置の動作の一例を示すフローチャートである。概して、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御して、撮影部４を所定方向に往復して移動させる。そして、制御部９０は、撮影部４の往路方向への移動中に照明光源１２を連続発光させて撮像素子４４により複数の内皮画像を取得する一方、撮影部４の復路方向への移動中に照明光源１２を連続発光させて撮像素子４４により複数の内皮画像を取得する。

上記往復撮影時において、制御部９０は、固視光学系（例えば、内部固視光学系７０ａ〜７０ｉ）を制御し、撮影部４の移動方向の切換に応じて固視標の呈示位置を変更するようにしてもよい。

＜撮影パターンの設定＞ はじめに、内皮撮影における撮影パターンが設定される。図７（ａ）は角膜中心部に加えて角膜の上部／下部／左部／右部が撮影部位として設定された第１撮影パターンであって、図７（ｂ）は角膜の右上部／右下部／左下部／左上部が撮影部位として設定された第２撮影パターンである。

第１撮影パターン（十字パターン）は、角膜中心部の内皮画像と、角膜中心部に対して上下左右の各方向に存在する角膜部位の内皮画像と、を１つのグループとして撮影するために設けられている。第２撮影パターン（Ｘ字パターン）は、角膜中心部の内皮画像と、角膜中心部に対して各斜め方向において（９０度毎）存在する角膜部位の内皮画像とを１つのグループとして撮影するために設けられている。ここで、第２パターンは、角膜中心部に対して各方向にバランスよく内皮の状態を確認するのに有効である。

第１撮影パターンの場合、中心部に形成された光源７１ａと、光源７１ａに対して上下左右方向に配置された７１ｂ、７１ｄ、７１ｆ、７１ｈと、が用いられ、各光源が順次点灯される。第２撮影パターンの場合、光源７１ａと、光源７１ａに対する各斜め方向において（９０度毎に）配置された光源７１ｃ、７１ｅ、７１ｇ、７１ｉが用いられ、各光源が順次点灯される。

この場合、中心部の内皮画像を初めに撮影するため、光源７１ａが点灯され、その後、周辺部の内皮画像を撮影するための光源（光源７１ｂ〜７１ｉのいずれか）が順次点灯される。この場合、隣接する固視位置が順次点灯されるのが好ましい（例えば、時計回り、反時計回り）。

検者は、装置に操作部９６に設けられた撮影パターン選択スイッチ９６ａを用いて、被検者に呈示する固視標グループを撮影パターンを選択する。そして、制御部９０は、選択された固視標グループに基づいて固視標の呈示位置を変更する。この場合、撮影パターンを示す指標がモニタ９５上に表示され、検者によって確認できるような構成であってもよい。この指標は、固視標パターンであってもよい。

以下に、撮影パターンとして第１撮影パターンが設定された場合について説明する。例えば、制御部９０は、初めに、光源７１ａを点灯し、眼Ｅを正面方向に誘導する。そして、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ら、制御部９０は、ＸＹＺ方向のアライメントが合致したと判定し、トリガ信号を発する。

トリガ信号が発せられると、制御部９０は、光源１２を連続的に点灯させると共に、駆動部６の駆動を制御して，眼Ｅに向かって撮影部４を前進させる。そして、制御部９０は、光源１２からの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。このとき、制御部９０は、上皮反射光が検出され、内皮反射光が検出されない程度の光量にて光源１２を発光させるのが好ましい。また、撮影部４のＺ方向への移動中において、制御部９０は、ＸＹ方向における自動アライメントの作動を継続するのが好ましい。

＜出力画像の明るさ検出＞ 制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像を検出し、検出結果に基づいて光源１２及び駆動部６を制御する。図８は撮像素子４４からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。図８において、中央の白い矩形領域は、撮像素子４４より前方に配置されたスリット３５の開口部に対応し、左右の黒いハッチングは、スリット３５の遮光部に対応する。

例えば、制御部９０は、角膜画像の受光状態を検出するため、角膜の厚み方向（図８のＺ方向）に対して直交方向に延びる第１検出領域Ｌｃ１と、第２検出領域Ｌｃ２を設定する。第１検出領域Ｌｃ１は上皮反射光の受光状態を検出するために設定され、第２検出領域Ｌｃ２は内皮反射光の受光状態を検出するために設定されている。制御部９０は、第１検出領域Ｌｃ１内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ１を算出する。また、第２検出領域Ｌｃ２内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ２を算出する。

図９は、撮撮部４が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、図１０は、撮影部４が前進されるときの合計値ＳＬＣ１とＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。図１０（ａ）は合計値ＳＬＣ１、図１０（ｂ）は合計値ＳＬＣ２に対応する。

図９（ａ）は、ＸＹＺ方向のアライメントが完了されたときの図である。このとき、第１領域Ｌｃ１上に上皮反射光Ｅｐが受光された状態となる。このため、第１の合計値ＳＬＣ１は、上皮反射に対応する高い値が算出される（図１０（ａ）参照）。

そして、撮影部４が前進されると、上皮反射光Ｅｐは、図９の紙面の右方向へと移動される。そして、上皮反射光Ｅｐが検出領域Ｌｃ１を過ぎると、合計値ＳＬＣ１が大きく減少する（図９（ｂ）、図１０（ａ）の傾斜Ａ参照）。そして、制御部９０は、所定の閾値Ｓ１より合計値ＳＬＣ１が下回ったとき、撮像素子４４からの出力画像において内皮画像が現出される程度まで光源１２の光量を増加させる。これにより、内皮反射光Ｅｎが撮像素子４４によって検出可能となる。

光源１２の光量増加後、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。これにより、内皮の撮像画像が複数取得される。そして、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。これにより、内皮細胞像が撮影される。この場合、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。そして、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。

撮影部４が前進されると、内皮反射光Ｅｎは、画像中の右方向へと移動される（図９参照）。そして、内皮反射光Ｅｎが第２検出領域Ｌｃ２に達すると、合計値ＳＬＣ２が上昇する（図１０（ｂ）の傾斜Ｂ参照）。そして、第２検出領域Ｌｃ２上で内皮反射光Ｅｎが受光されている間は、高い値が位置される。さらに、撮影部４が前進され、内皮反射光Ｅｎが検出領域Ｌｃ２を過ぎると、合計値ＳＬＣ２は、大きく減少する（図９（ｃ）、図１０（ｂ）の傾斜Ｃ参照）。制御部９０は、所定の閾値Ｓ２より合計値が下回ったとき、光源１２を減光（消灯を含む）すると共に、駆動部６の駆動を停止させ、撮影部４の前進動作を停止させる。

このようにして角膜中心部での連続撮影が終了されると、制御部９０は、眼Ｅの固視方向を切換え、次の撮影位置での連続撮影に移行する。そこで、制御部９０は、光源７１ｄを点灯させる。これにより、眼Ｅの視線方向が上方に誘導され、撮影位置は、角膜中心部に対して下方に設定される。

その後、制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像において内皮画像が現出される程度の光量にて光源１２を再び点灯させる。また、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御して、撮影部４を眼Ｅに対して後退させていく。なお、後退動作を開始するタイミングとしては、眼Ｅの視線が安定した後が好ましい（例えば、固視方向が変更されて所定時間（例えば１秒後）の経過後）。

光源１２の再点灯後、制御部９０は、撮影部４の後退動作を継続させ、撮像素子４４から連続的に出力される撮像画像を随時メモリ９５に記憶させていく。撮影部４が後退されると、内皮反射光Ｅｎは、画像中の左方向に移動される。この場合、図９（ａ）〜図９（ｃ）までの変化と逆に、図９（ｃ）から図９（ａ）に変化する。

その後、撮影部４が後退され、上皮反射像Ｅｐが第１検出領域Ｌｃ１に達すると、合計値ＳＬＣ１が上昇する。そこで、制御部９０は、所定の閾値Ｓ１より合計値ＳＬＣ１が上回ったとき、光源１２を減光（消灯を含む）すると共に、駆動部６の駆動を停止させ、撮影部４の後退動作を停止させる。

その後、角膜下部での連続撮影が終了されると、制御部９０は、眼Ｅの固視方向を切換え、次の撮影位置での連続撮影に移行する。次に、制御部９０は、光源７１ｂを点灯させる。これにより、眼Ｅの視線方向が右方に誘導され、撮影位置は、角膜中心部に対して右方に設定される。

その後、制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像において内皮画像が現出される程度の光量にて光源１２を再点灯させる。また、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御して、撮影部４を眼Ｅに対して前進させていく。そして、光源１２の再点灯後、制御部９０は、撮影部４の後退動作を継続させ、撮像素子４４から連続的に出力される撮像画像を随時メモリ９５に記憶させていく。以降の動作については、光源７１ａを点灯させた状態での撮影制御、光源７１ｄを点灯させた状態での撮影制御と同様であるため、詳しい説明を省略する。

すなわち、制御部９０は、光源７１ｂを点灯させた状態で、撮影部４を前進させると共に光源１２を連続的に点灯させることにより角膜右部での連続撮影を行う。その後、制御部９０は、光源７１ｈを点灯させた状態で、撮影部４を後退させると共に光源１２を連続的に点灯させることにより角膜上部での連続撮影を行う。さらに、制御部９０は、光源７１ｆを点灯させた状態で、撮影部４を前進させると共に光源１２を連続的に点灯させることにより角膜左部での連続撮影を行う。そして、制御部９０は、第１撮影パターンに対応する各撮影位置での内皮画像が取得されたら、制御部９０は、撮影動作を終了し、撮影部４を初期位置に復帰させる。

なお、制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像をメモリ９２に記憶させるとき、撮影部位と対応付けて記憶させる。この対応付けには、画像取得時に点灯された光源との対応付けも含まれる。その後、制御部９０は、メモリ９２に記憶された画像を画像処理により取捨選択し、モニタ９５の画面上に内皮画像を表示する。

以上のように、撮影部４が前進する間に第１の内皮画像を連続的に取得し、前進された撮影部４が後退する間（戻り方向）に第１とは異なる部位の第２の内皮画像を連続的に取得することにより、異なる位置での内皮画像をスムーズに取得できる。さらに、撮影部位が３ヶ所以上ある場合には、上記動作を繰り返すことにより、３ヶ所以上の内皮画像をスムーズに取得できる。

この場合、例えば、撮影部４の移動方向の切換に応じて固視標の位置を変更することにより、角膜の各位置での内皮画像をスムーズに取得できる。なお、移動方向の切換と固視位置の変更は、必ずしも同時である必要はない。

なお、往復動作において固視位置が変更される際、制御部９０は、撮像素子８４からの撮像信号に基づいて眼Ｅの固視状態を安定したか否かを判定し、判定結果に基づいて前進又は後退動作を開始してもよい。例えば、制御部９０は、前述のように検出されるＸＹ方向におけるアライメントずれが所定の許容範囲内に達したとき、前進又は後退動作を開始するようにしてもよい。

なお、光源１２を連続的に発光させる手法としては、光源１２を常時点灯させる手法の他、光源１２を連続的に点滅させる手法が含まれる。光源１２を連続的に点滅させる場合、例えば、制御部９０は、撮影部４の移動中に複数枚の内皮画像を取得できるように点滅される。また、光源１２は、二次元撮像素子４４のフレームレートに同期して連続的に点滅されてもよい。例えば、一枚の撮像時間が３０ｍｓの場合、画像の取得開始から数ｍｓの間、光源１２が点灯され、その後、消灯される。そして、次の画像の取得が開始されると、光源１２が点灯される。すなわち、このような点滅動作が繰り返される。

なお、これらに限定されず、制御部９０は、撮像素子４４によって複数の内皮画像が得られるように、光源１２を複数回発光させる制御（もちろん連続的発光も含む）であればよい。

なお、撮影部４を後退させる際の光源１２の消灯（減光）タイミングとしては、一次元受光素子８９上において、受光素子８９上の所定位置（例えば、中心位置）に上皮ピークが達した時点で、光源１２の消灯及び撮影部４の停止を行うようにしてもよい。もちろん、これに限定されない。例えば、撮影部４の後退動作を開始してから進んだ距離を検出し、所定の距離に達したときに光源１２の消灯及び撮影部４の停止を行うようにしてもよい。

また、撮像素子４４上における角膜反射光（上皮反射光、内皮反射光を含む）の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて光源１２の光量の制御、後退動作の停止の少なくともいずれかを行う構成であればよい。例えば、制御部９０は、一次元受光素子８９からの受光信号に基づいて角膜反射光の受光状態を検出するようにしてもよい。

例えば、制御部９０は、角膜中心部での撮影において受光素子８９（又は撮像素子４４）上の所定位置に内皮ピークが達したときの上皮ピークの検出位置をメモリ９２に記憶する。そして、制御部９０は、撮影部４を後退させる際、メモリ９２に記憶された検出位置に上皮が達したことをトリガとして、光源１２の消灯（減光）、後退動作の停止の少なくともいずれかを行う。この場合、検出位置に上皮が達してから所定距離進んでから光源１２の消灯（減光）、後退動作の停止を行うのが好ましい。

なお、以上の説明においては、撮像素子４４からの出力画像に基づいて撮影部４を往復移動させる際の折返し位置が設定されたが、これに限定されない。すなわち、撮像素子４４上における角膜反射光（上皮反射光、内皮反射光を含む）の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて折返し位置が設定する構成であればよい。例えば、制御部９０は、一次元受光素子８９からの受光信号に基づいて角膜反射光の受光状態を検出するようにしてもよい。これにより、移動距離、光源点灯時間等が短縮できる。

また、撮像素子４４からの出力画像に基づく光源１２の制御において、制御部９０は、合計値ＳＬＣ１、合計値ＳＬＣ２の所定時間における変化量をモニタリングし、所定閾値より大きい変化量が得られた場合、光源１２を点灯・消灯するようにしてもよい。この場合、制御部９０は、合計値ＳＬＣ１、合計値ＳＬＣ２を単位時間に関して微分処理するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、撮影部４を前後方向に往復移動させる場合を例にとって説明したが、これに限定されない。例えば、制御部９０は、前眼部観察光学系８０の観察光軸Ｌ１と直交する方向（例えば、上下、左右方向）に撮影部４を往復移動させ、往路方向、復路方向でそれぞれ連続撮影を行う。また、制御部９０は、前後方向への往復移動中において、撮影部４を上下左右に移動させるようにしてもよい。

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。

本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。 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り、図４（ａ）はアライメントずれがある場合の表示例であり、図４（ｂ）はアライメントが適正な状態における表示例である。 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。 往復移動における装置の動作の一例を示すフローチャートである。 撮影パターンの一例を示す図である。 撮像素子からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。 撮撮部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図である。 撮影部が前進されるときの合計値ＳＬＣ１とＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。

４ 撮影部（装置本体）
６ 駆動部
１０ 照明光学系
１２ 照明光源
３０ 撮像光学系
４４ 撮像素子
８０ 前眼部観察光学系
８５ Ｚアライメント検出光学系
８５ａ 投光光学系
８５ｂ 受光光学系
９０ 制御部
９５ モニタ

Claims (8)

1. 照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
   被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に往復して移動させ、前記装置本体の往路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する一方、前記装置本体の復路方向への移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する往復撮影手段と、
   を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
2. 複数の固視標を持ち、被検眼の固視方向を誘導する固視光学系と、
   前記固視光学系を制御し、往復撮影手段によって前記装置本体の移動方向が切り換わるのに応じて前記固視標の呈示位置を変更する固視制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
3. 前記往復撮影手段は、前記撮像素子上における角膜反射光の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて折返し位置が設定することを特徴とする請求項１〜２の角膜内皮細胞撮影装置。
4. 前記複数の固視標の内、被検者に呈示する固視標グループを選択する選択手段を備え、
   前記固視制御手段は、前記選択手段によって選択された固視標グループに基づいて前記固視標の呈示位置を変更することを特徴とする請求項１〜３の角膜内皮細胞撮影装置。
5. 前記設定手段は、
   角膜中心部に加えて角膜の上部／下部／左部／右部の内皮画像を撮影するために設定された第１固視標グループと、
   角膜中心部に加えて角膜の右上部／右下部／左下部／左上部の内皮画像を撮影するために設定された第２固視標グループと、
   を少なくとも選択可能であることを特徴とする請求項１〜４の角膜内皮細胞撮影装置。
6. 前記往復撮影手段は、前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に往復して移動させ、前記装置本体の往路方向への移動中に前記照明光源を連続発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得する一方、前記装置本体の復路方向への移動中に前記照明光源を連続発光させて前記撮像素子により複数の内皮画像を取得することを特徴とする請求項１〜５の角膜内皮細胞撮影装置。
7. 被検者眼の前眼部を撮像するための前眼部撮像素子を有する前眼部観察光学系と、
   前記前眼部撮像素子からの撮像信号に基づいて被検者眼の固視状態を安定したか否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前進又は後退動作を開始することを特徴とする請求項１〜６の角膜内皮細胞撮影装置。
8. 前記往復撮影手段は、前記撮像素子上における角膜反射光の受光状態を検出し、その検出結果に基づいて前記照明光源の光量を制御することを特徴とする請求項１〜７の角膜内皮細胞撮影装置。