JP3305410B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検眼の角膜内皮細
胞の撮影と角膜厚さの測定との両機能を有する眼科装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、角膜内皮細胞の撮影と角膜厚
さの測定との両機能を有する装置としては、被検眼の角
膜表面にコーンレンズを接触させて撮影、測定する接触
式のものが開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮影測定装置は、被検眼の角膜表面にコーンレンズを接
触させて撮影し、あるいは測定するため、被検者の目に
点眼麻酔をしなければならず、また、角膜表面に損傷を
与えかねず、さらに、感染の危険性を避けるためにコー
ンレンズの消毒を必要とし手間がかかるため、検者、被
検者ともに負担が多い。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、単一の装置で角膜内皮細胞
の撮影と角膜厚さの測定とを実行することができ、しか
も、検者、被検者にかかる負担が小さい眼科装置の提供
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成させるため、照明光源からの照明光をスリット手
段を介し被検眼の角膜に向けて斜めから照明する照明光
学系と、前記被検眼からの反射光を受光し、角膜内皮細
胞の像を含めて前記角膜の像を観察撮影する観察撮影光
学系と、前記角膜の表面及び裏面での反射光による一対
の反射像から前記角膜の厚さを測定する測定光学系とを
備えた眼科装置であって、前記スリット手段は、前記角
膜内皮細胞を観察撮影する際に相対的に広い幅のスリッ
ト光を形成し、前記角膜の厚さを測定する際に相対的に
狭い幅のスリット光を形成することを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、この発明にかかる角膜内皮細胞撮影及
び角膜厚さ測定装置の一実施例を図１〜図１２に基づい
て説明する。

【０００７】図１及び図２は、角膜内皮細胞撮影及び角
膜厚さ測定装置の光学系を示す。被検眼Ｅの前眼部を観
察する前眼部観察光学系１は、ハーフミラー２、対物レ
ンズ３、ハーフミラー４、光路切り換えミラー５、ＣＣ
Ｄ(撮像素子)６から大略構成され、Ｏ1はその光軸であ
る。

【０００８】光路切り換えミラー５は、一方側が遮光面
５a、他方側が全反射面５bとされ、前眼部を観察する際
には、図中二点鎖線で示したように光路から退避され
る。

【０００９】ハーフミラー２は、図２に示されるアライ
メント指標光投影光学系８、及び固視標光投影光学系１
４からの光束を被検眼に導くために設けられている。

【００１０】アライメント指標光投影光学系８は、赤外
光を発するアライメント用光源９、ピンホール板１０、
このピンホール板１０に焦点を一致させるように配置さ
れた投影レンズ１１、ハーフミラー１２を有する。光源
９から発してピンホール板１０を透過したアライメント
指標光Ｋは、投影レンズ１１により平行光束とされ、ハ
ーフミラー２で反射された後、図３に示すように、角膜
頂点Ｐと角膜曲率中心Ｏ3との間の中間位置に輝点像Ｒ
を形成するようにしてその表面Ｔで反射される。

【００１１】角膜Ｃからの反射光束は、ハーフミラー２
を介して対物レンズ３を介してハーフミラー４に導か
れ、その一部がハーフミラー４によって反射され、受光
手段としてのアライメント検出センサ４´に導かれる。
アライメント検出センサ４´には、例えばＰＳＤ(Posit
ion Sensitive Device)のような位置検出可能なセンサ
が用いられる。

【００１２】また、ハーフミラー４を挟んでアライメン
ト検出センサ４´に対向する位置には、アライメントパ
ターン投影光学系２１が設けられている。アライメント
パターン投影光学系２１は、アライメントパターン用光
源２２、アライメントパターン板２３、投影レンズ２４
から構成されている。アライメントパターン板２３には
円環状パターンが形成されており、このパターン板を透
過したパターン形成光束の一部は、ハーフミラー４によ
って反射され、ＣＣＤ６に達する。

【００１３】一方、固視標光投影光学系１４は、固視標
用光源１７と、この光源１７から発した固視標光を被検
眼に投影する投影レンズ１１とから構成されている。固
視標用光源１７は、この例では図４に示すように複数の
発光ダイオード１８，１８，…が放射状に配列して構成
されており、任意の箇所の発光ダイオードを選択的に点
灯させることにより、被検者の視線方向を変化させるこ
とができる。

【００１４】なお、固視標用光源としては、図５(a)に
示すように発光ダイオードを二次元に正方配列して構成
してもよいし、図５(b)に示すように発光ダイオードを
同心円状に配列して構成してもよい。また、図５(c)に
示すように単一の発光ダイオードを移動可能に設けて構
成してもよい。

【００１５】前眼部照明光源７によって照明された被検
眼Ｅの前眼部の像は、対物レンズ３を介してＣＣＤ６上
に形成される。また、ＣＣＤ６には、ハーフミラー４を
透過したアライメント指標光、ハーフミラー４で反射さ
れたアライメントパターン投影光学系２１からのアライ
メントパターン光も到達する。ＣＣＤ６からの画像信号
を受けたモニター装置２５には、図６に示したように被
検眼Ｅの角膜Ｃ、瞳孔Ｐｕを含む前眼部像２６、パター
ン光による円環状パターン像２７、アライメント指標光
による輝点像Ｒ´が形成される。

【００１６】前眼部観察光学系１の両側には、図１に示
すように照明光学系２８と観察撮影光学系２９とが設け
られている。照明光学系２８は被検眼Ｅの角膜Ｃに向け
て斜め方向から照明光束を照射する。照明光学系２８
は、ハロゲンランプを用いた観察用照明光源３０、集光
レンズ３１、赤外フィルター３１´、キセノンランプを
用いた撮影用照明光源３２、集光レンズ３３、波長選択
フィルター３３´、ダイクロイックミラー３７、スリッ
ト板３４、投光レンズ３５、光路長補正用の凸レンズ３
５´、開口絞り３８を有する。観察用照明光源３０に
は、ハロゲンランプの代わりに赤外ＬＥＤを用いてもよ
い。この場合には、赤外フィルター３１´を省くことが
できる。

【００１７】観察用照明光源３０から出射して集光レン
ズ３１により集光され、赤外フィルター３１´を透過し
た赤外光は、ダイクロイックミラー３７によって反射さ
れスリット板３４に導かれる。撮影時には撮影用照明光
源３２から発した光束も、集光レンズ３３により集光さ
れ、角膜内皮細胞像のコントラストを上げるための波長
選択フィルター３３´を介してダイクロイックミラー３
７を透過し、スリット板３４に導かれる。スリット３６
を通過した光束は、投光レンズ３５、スリット３６と同
方向の開口絞り３８を通り角膜Ｃに導かれ、角膜Ｃをそ
の表面Ｔから内部に向かって横切るよう照明する。

【００１８】スリット板３４には、Ｙ方向に細長い角膜
内皮細胞撮影用の幅の広いものと角膜厚さ測定用の幅の
狭いスリット３６が設けられており、光束中に選択的に
挿入できるよう切り換え可能となっている。スリット板
３４の代わりに、スリット幅を連続的に変化させること
ができる可変スリットを用いてもよい。

【００１９】なお、この実施例では、波長の長い赤外光
を使用する観察時に凸レンズ３５´を光路中に挿入し、
波長の短い可視光を使用する撮影時にこれを光路から離
脱させることにより、いずれの光源を用いたときにも被
検眼Ｅ側での光束の集光位置が変化しないよう構成して
いる。光路長補正部材としては、他に平行平面板あるい
は凹レンズを用いることもできる。この場合には、撮影
時に平行平面板等を挿入し、観察時に離脱させるよう構
成すればよい。

【００２０】観察撮影光学系２９は、対物レンズ４０、
光路長補正用の凸レンズ４０´、ハーフミラー４１、マ
スク４２、リレーレンズ４３、ミラー４４、変倍レンズ
４５、合焦レンズ４６、光路切り換えミラー５から構成
されている。角膜内皮細胞の観察、撮影時には、光路切
り換えミラー５が図１の実線で示されるように光路内に
挿入される。なお、凸レンズ４０´の機能は、照明光学
系２８における凸レンズ３５´と同一であり、使用波長
に応じて光路に挿入され、あるいは離脱される。

【００２１】図７は、照明光学系２８により投光された
スリット光束Ｌの角膜Ｃにおける反射の様子を示す。ス
リット光束Ｌの一部は空気と角膜Ｃとの境界面である角
膜表面Ｔにおいてまず反射される。その角膜表面Ｔから
の反射光束Ｌ´の光量が最も多い。角膜内皮細胞Ｎから
の反射光束Ｎ´の光量は相対的に小さく、角膜実質Ｍか
らの反射光束Ｍ´の光量が最も小さい。

【００２２】角膜Ｃからの反射光束は、対物レンズ４０
により集光されてハーフミラー４１に導かれる。ハーフ
ミラー４１を通過した反射光束は、マスク４２の位置で
一旦結像する。マスク４２は、角膜内皮細胞像を形成す
る以外の余分の反射光束を遮光する。マスク４２を通過
した反射光束は、リレーレンズ４３、ミラー４４、変倍
レンズ４５、合焦レンズ４６を介して光路切り換えミラ
ー５で反射され、ＣＣＤ６上に角膜内皮細胞の像を高倍
率で形成する。

【００２３】モニター装置２５には、角膜内皮細胞像４
８が図８に示すように表示される。図８において、破線
で示す４９はマスク４２によって遮光されないとしたら
角膜表面Ｔからの反射光束Ｌ´により形成される光像で
あり、５０は角膜実質Ｍからの反射光束Ｍ´による光像
である。また、図８の斜線部分はマスク４２によって遮
光された部分である。

【００２４】ハーフミラー４１により反射された反射光
束は、結像位置のマスク４２と共役の位置にある合焦状
態検知センサとしてのラインセンサ４７に導かれる。ラ
インセンサ４７は、角膜Ｃの断面方向に対して図９(ロ)
に示すように配置されており、反射光束の強度分布は図
９(イ)に示すようなものとなる。図９(イ)において、符
号Ｕは角膜Ｃの表面Ｔにおいて反射された反射光束Ｌ´
によるピーク部である。符号Ｖは角膜Ｃの内皮細胞部分
Ｎにおいて反射された反射光束Ｎ´によるピーク部であ
る。そのピーク部Ｕは光像４９に対応し、ピーク部Ｖは
光像４８に対応する。なお、ピーク部の検出とピーク部
の中心検出には公知の手段を用いる。

【００２５】ラインセンサ４７の出力は、図１に示すよ
うに判断回路４７´に入力される。判断回路４７´は図
９(イ)に示すような、ピーク部Ｕ部及びピーク部Ｖの信
号を記憶し、演算処理をすることにより角膜内皮細胞部
分からの反射光のピーク部Ｖの中心番地Ｖ´を判断する
と共に、この番地Ｖ´がラインセンサ４７の所定番地Ｑ
に一致するか否かを判断する。装置光学系はピーク部Ｖ
の中心番地Ｖ´が所定番地Ｑに一致するとき、角膜内皮
細胞に焦点が合うように設定されている。

【００２６】角膜厚さ測定の時は、角膜厚さ測定用の幅
の狭いスリット光により角膜を照明する。このときライ
ンセンサ４７上の反射光束の強度分布は、図９(ハ)に示
すようにスリット幅に比例して上記角膜内皮細胞撮影の
時より幅の狭い光量分布となる。前記と同様に演算処理
をすることによりピーク部βの中心番地β´とピーク部
αの中心番地α´を判断すると共に、ピーク部βの中心
番地β´がラインセンサ４７の許容範囲所定番地Ｑに入
ったとき、ピーク部βの中心番地β´とピーク部αの中
心番地α´の間隔Ｗを演算処理し記憶する。

【００２７】このときスリット幅を狭くすることは、ピ
ーク部βおよびピーク部αの幅が狭くなると共に、角膜
実質Ｍからの反射光束による光像５０に相当する部分の
光量Ｗ´が少なくなり、中心番地(β´、α´)および間
隔Ｗの精度向上が図れる。

【００２８】ここで、間隔Ｗは、図１０の概略図で示す
角膜位置において、照明光学系２８の光軸Ｏ2が角膜Ｃ
の表面Ｔと交差する点ａから、観察撮影光学系２９の光
軸Ｏ4に下ろした垂線の交点ｄまでの距離に相当する。
角膜の厚さは頂点Ｐと点ｂとの間隔であるため、装置の
光軸角θとラインセンサ４７の位置の像倍率及び角膜の
表面曲率を与えることで角膜厚さを演算できる。このと
き、角膜の表面曲率は、各々の被検眼角膜の値を入れる
ようにしてもよいし、標準表面曲率を用いてもよい。な
お、上記説明は角膜Ｃと空気の屈折率の相違を無視した
ものであり、実際は屈折率を考慮し補正を加え角膜厚さ
を演算する。

【００２９】角膜厚さ測定の精度向上のために、複数回
測定して平均演算するようにしてもよく、また、アライ
メント許容範囲を角膜内皮細胞撮影のときより狭く設定
してもよい。

【００３０】このように、実施例の装置によれば、角膜
内皮細胞観察撮影のために設けられた合焦検出センサと
してのラインセンサ４７の出力を角膜厚さの測定にも兼
用することができ、それぞれ別個の光学系を設けること
と比較すると、構成が簡略となり、機能の増加に伴うコ
ストの増加を小さく抑えることができる。

【００３１】図１１は、実施例の装置の制御系を示すブ
ロック図である。この例では、ラインセンサ４７、判断
回路４７´、制御回路５１、演算回路５３が被検眼から
の反射光を受光し、角膜の厚さを測定する測定手段を構
成している。

【００３２】判断回路４７´には、ラインセンサ４７か
ら出力される装置の被検眼に対するＺ方向(前後)の位置
を示す信号と、アライメント検出センサ４´から出力さ
れるＸＹ方向(上下、左右)の位置を示す信号とが入力さ
れると共に、角膜内皮細胞の撮影と角膜厚さの測定との
モードを切り換えるモード切換スイッチ５２からの選択
信号が入力される。

【００３３】判断回路４７´は、モード切換スイッチ５
２からの選択信号に応じて、それそれの撮影、測定に適
した幅のスリット３６が選択されるようスリット板３４
を駆動すると共に、制御回路５１に信号を出力する。な
お、スリット板３４を手動で切り換える構成とし、この
切換に応じてモードが選択されるように構成してもよ
い。

【００３４】制御回路５１は、角膜厚さの測定に関する
演算をする演算回路５３と、ＣＣＤ６とを制御する。演
算回路５３により求められた角膜厚さの値は、プリンタ
ー５６により出力されると共に、合成回路５４によりＣ
ＣＤ６の出力と合成され、モニター２５に角膜内皮細胞
の像と重ね合わせて表示される。モニター２５の表示結
果は、プリンター５６によりプリントアウトできる。

【００３５】また、撮影された角膜内皮細胞像、測定さ
れた角膜厚さが角膜のどの部位に対応するかを特定する
ため、被検眼の固視方向を選択した固視標用光源１７の
点灯している発光ダイオード１８の位置情報を、角膜内
皮細胞撮影像又は角膜厚さ測定結果と共にプリントアウ
トできる。

【００３６】図１２は、上記の装置による撮影、測定の
制御を示すフローチャートである。判断回路４７´は、
アライメント検出センサ４´による位置検出値が上下左
右方向のアライメント許容範囲に入り、上記角膜内皮細
胞部分からの反射光のピーク部Ｖの中心番地Ｖ´がライ
ンセンサ４７の前後方向の許容範囲所定番地Ｑに入った
とき、選択されたモードに関する情報とラインセンサ４
７の出力とを制御回路５１へ出力する。

【００３７】制御回路５１は、角膜内皮細胞の撮影が選
択されている場合には、光源７，９，１７，２２を消灯
させ、観察用照明光源３０を消灯または減光させ、光路
長補正用レンズ３５´、４０´を光路から退避させると
共に、光路切換ミラー５を光路中に挿入し、撮影用照明
光源３２を点灯させてＣＣＤ６に対して撮影を指示す
る。光路切換ミラー５を光路中に挿入すると、モニター
装置２５の画面が前眼部像画面(図６)から角膜内皮細胞
画面(図８)へと切り換えられる。

【００３８】モード切換スイッチ５２により角膜厚さの
測定が選択さている場合には、アライメント、合焦動作
の終了後、ラインセンサ４７からの出力信号に基づいて
演算回路５３が角膜厚さを測定演算する。

【００３９】なお、上記の実施例の装置は、角膜内皮細
胞撮影像と角膜厚さ測定とを別々に実行する構成である
が、角膜内皮細胞撮影のときＸＹ方向及びＺ方向のアラ
イメントが終了して、光源(７、９、１７、２２、３０)
が消灯又は減光する前に、ラインセンサ４７の出力を記
憶して角膜厚さ測定を行うようにしてもよい。

【００４０】この場合には、スリット構造を図１３に示
すように全光束を透過させる狭いスリット５７の両側
に、可視光を透過させ、赤外光をカットさせる波長選択
フィルター５８を設け、アライメント光と観察用の照明
光とが狭いスリット５７を透過し、撮影用の照明光が不
透過部分５９で区切られた広いスリット６０を透過する
よう構成すればよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、角膜内皮細胞の撮影と角膜厚さの測定とを単一の装
置で実行することができ、一回のアライメントで角膜内
皮細胞の撮影と角膜厚さの測定とを連続して行うことが
できる。また、撮影、測定共に被検眼に対して非接触で
実行することができる。したがって、検者、被験者にか
かる負担を共に軽減することができる。更に、角膜厚さ
を測定する際に、スリット手段によって相対的に狭い幅
のスリット光を形成したので、角膜の表面及び裏面での
反射光による一対の反射像の幅を狭くすることができ、
角膜厚さの精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例にかかる眼科装置の前眼部
観察光学系、照明光学系、観察撮影光学系を示す光学系
の説明図である。

【図２】 実施例の装置のアライメント指標光投影光学
系、固視標投影光学系を示す説明図である。

【図３】 角膜におけるアライメント指標光束の反射状
態を示す図である。

【図４】 固視標用光源の構成を示す説明図である。

【図５】 固視標用光源の変形例を示す説明図である。

【図６】 前眼部像の表示状態を示す説明図である。

【図７】 角膜におけるスリット光束の反射状態を示す
図である。

【図８】 角膜内皮細胞像の表示状態を示す図である。

【図９】 角膜内皮細胞像とラインセンサに受光される
光量との対応関係を示す図である。

【図１０】 反射光により角膜厚さを求める原理を説明
する角膜の拡大図である。

【図１１】 実施例にかかる眼科装置の制御系を示すブ
ロック図である。

【図１２】 実施例にかかる眼科装置の制御を示すフロ
ーチャートである。

【図１３】 実施例の変形例に用いるのに適したスリッ
トの説明図である。

【符号の説明】

１…前眼部観察光学系 ２…ハーフミラー ３…対物レンズ ６…ＣＣＤ ７…前眼部照明光源 ８…アライメント指標光投影光学系 ９…アライメント用光源 ４´…アライメント検出センサ ５…光路切換ミラー ２１…アライメントパターン投影光学系 ２８…照明光学系 ２９…観察撮影光学系 ３０…観察用照明光源 ３２…撮影用照明光源 ３６…スリット ３７…ダイクロイックミラー ４７…ラインセンサ ４７´…判断回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/00 - 3/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光源からの照明光をスリット手段を介
   し被検眼の角膜に向けて斜めから照明する照明光学系
   と、 前記被検眼からの反射光を受光し、角膜内皮細胞の像を
   含めて前記角膜の像を観察撮影する観察撮影光学系と、前記角膜の表面及び裏面での反射光による一対の反射像
   から前記角膜の厚さを測定する測定光学系とを備えた眼
   科装置であって、 前記スリット手段は、前記角膜内皮細胞を観察撮影する
   際に相対的に広い幅のスリット光を形成し、前記角膜の
   厚さを測定する際に相対的に狭い幅のスリット光を形成
   する ことを特徴とする眼科装置。
2. 【請求項２】前記スリット手段は、少なくとも前記広い
   幅のスリット光と前記狭い幅のスリット光とを形成し得
   る可変スリットとしたことを特徴とする請求項１に記載
   の眼科装置。
3. 【請求項３】前記スリット手段は、前記広い幅のスリッ
   ト光を形成するスリットと前記狭い幅のスリット光を形
   成するスリットとを有するスリット板としたことを特徴
   とする請求項１に記載の眼科装置。
4. 【請求項４】前記角膜内皮細胞を合焦する際と前記角膜
   の厚さを測定する際とに兼用するラインセンサを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。