JP3779913B2

JP3779913B2 - Corneal cell imaging device

Info

Publication number: JP3779913B2
Application number: JP2001355971A
Authority: JP
Inventors: 洋一濱田
Original assignee: 株式会社コーナン・メディカル
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2003153860A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角膜細胞撮影装置に関する。さらに詳しくは、スペキュラー方式によって被検眼に接触させることなく角膜の細胞を観察、撮影するための角膜細胞撮影装置に関する。スペキュラー方式の撮影装置とは、照明光を被検眼の光軸に対して斜めから照射し、その角膜における鏡面反射光を斜めから受光してこの像を観察、撮影するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９には角膜Ｃの断面が模式的に示されている。符号Ｔは涙液層である。符号Ｕで示すのは上皮であり、符号Ｊで示すのは実質部であり、符号Ｉで示すのは内皮である。従来、角膜の上皮Ｕと内皮Ｉとの間に存在する実質部Ｊの細胞を鮮明に観察撮影する装置は知られていない。実質部Ｊについては眼科を含む各種医療界においてあまり関心が払われていなかったからである。ところが最近、視度矯正等のためにレーシック手術（ＬＡＳＩＫ、laser in situ keratomileusis）が盛んに行われるようになっている。ＬＡＳＩＫ手術は、被検眼の角膜Ｃを実質部Ｊにおいて厚さ方向に二分し、露出した実質部をレーザ光線などによって研削し、角膜Ｃを薄くする。そして、二分していた角膜Ｃを元に戻して復元一体化を待つものである。この場合、手術後の角膜を観察して二分した角膜の復元状況を監視する必要があるが、角膜の実質部の二分されたあと復元しつつある部分Ｄ（図１０）の位置を予め特定することはできない。角膜の面方向および厚さ方向に探査したうえで観察しなければならない。
【０００３】
そのためには、角膜の厚さ方向に観察点を移動させながら各層の状態を示す像を鮮明に他層の像と分離して捉える装置が必要となる。とくに実質部は内皮細胞や上皮細胞のように細胞が層状に整列しておらず角膜厚さ方向に不揃いな形状となっているからである。しかも、人の眼球はある一点を固視していても常に振動している。これを固視微動という。角膜細胞を角膜の厚さ方向に探査していくには固視微動する被検眼に対して常に被検眼に対する装置の位置決めを維持する必要がある。すなわち、装置を固視微動する被検眼に追随させなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる課題を解消するためになされたものであり、固視微動する被検眼に追随して位置合わせ、つまりアライメント状態を維持することにより、角膜の内皮や上皮はもとより、実質部の各層についてもその鮮明な像を観察撮影することができる角膜細胞撮影装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の角膜細胞撮影装置は、
被検眼の前眼部をその斜め前方から照明するための照明光学系と、前眼部で反射した角膜像光を観察および撮影するための撮影光学系と、Ｚ方向の位置決めを行うＺ方向位置決め光学系とを備えた角膜細胞撮影装置において、
それぞれが対物レンズを有し、ＸＹ方向の位置決めを行う第一アライメント光学系および第二アライメント光学系と、
位置決め動作を制御する制御装置と、
機枠と、
この機枠に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ移動架台と、
このＸＹＺ移動架台に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ追随架台とを備えており、
上記第一アライメント光学系が、被検眼に第一指標光を投影する第一投影手段と被検眼角膜における第一指標光の像を検出する第一検出手段とを有しており、
上記第二アライメント光学系が、第二指標光を対物レンズの光軸上に収束するように被検眼の正面に対して投影する第二投影手段と、被検眼角膜における第二指標光の反射光を検出する第二検出手段とを有しており、
ＸＹＺ移動架台には第一検出手段とＸＹＺ追随架台とが搭載されており、ＸＹＺ追随架台には第一投影手段と第二アライメント光学系とが搭載されており、
上記制御装置が、第一検出手段における第一指標光像の受像位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせし、第二検出手段における第二指標光の反射光が平行光となるようにＺ方向の位置合わせをし、且つ、第二指標光の反射光の受光位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせすることを特徴とするものである。
【０００６】
この角膜細胞撮影装置によれば、第二投影手段からの第二指標光が被検眼表面で鏡面反射して第二検出手段によって受光されるので、装置光軸が被検眼の頂点（被検眼表面における装置に最も近い点）から変位しているとき、実変位量を拡大して検出することが可能である。したがって、被検眼が微小な振幅で振動してもこの変位を検出することができ、対応が可能である。また、第一検出手段は第一投影手段から投影されたときに被検眼に生じた第一指標光の像を検出するので、被検眼の頂点からの装置光軸の変位量を拡大して検出するわけではない。したがって、たとえば、第一アライメント光学系を用いて初期のアライメントを行い、その後に、第二アライメント光学系によって被検眼の固視微動を検出することも可能である。
【０００７】
そして、単一の対物レンズが上記第一アライメント光学系の対物レンズと第二アライメント光学系の対物レンズとの共用として配設されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。対物レンズ部がコンパクトになり、また、第一および第二の検出手段と対物レンズとの光軸の調整が容易となるからである。つまり、アライメント動作を第一アライメント光学系と第二アライメント光学系との間で切り替えたときには、被検眼に対する両光学系の光軸は一致している必要がある。一致していないと切り替える前のアライメントが無駄になるからである。上記のごとく対物レンズを共用すると対物レンズの光軸が同一となるのでこの光軸の調整が容易となる。
【０００８】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ移動架台の移動を制御し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ追随架台の移動を制御するように構成されてなる角膜細胞撮影装置が以下のとおり好ましい。
【０００９】
すなわち、第一アライメント光学系の検出に基づいてＸＹＺ移動架台を移動させ、アライメントを行う。また、ＸＹＺ追随架台は第一投影手段および第二アライメント光学系を搭載するものなので軽量コンパクトである。したがって、微小な変位を検出し得る第二アライメント光学系の受光位置に基づいて軽量なＸＹＺ追随架台を移動させるので、被検眼の固視微動に光学系を容易に追随させること、いわば微細アライメントが容易になる。
【００１０】
上記第一アライメント光学系の対物レンズがＸＹＺ追随架台に搭載されており、第一検出手段における上記対物レンズの後方の、ＸＹＺ移動架台とＸＹＺ追随架台との間がアフォーカル光路として構成されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。微細アライメントのためにＸＹＺ追随架台がＸＹＺ移動架台に対して相対移動しても光学系の結像作用に影響がないからである。
【００１１】
上記第二検出手段が第二指標光の反射光を受光する受光装置を有しており、制御装置が、この受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が減少するようにＸＹＺ追随架台を移動させて装置光軸を被検眼に位置合わせするように構成されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。被検眼表面での鏡面反射光がほぼ平行光となれば、光軸の変位に拘わらず一定の光束が得られるので、像の明るさに変化が無く検出が容易となるからである。
【００１２】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位に基づいてＸＹＺ追随架台の移動速度を変化させるように構成されてなる制御装置が好ましい。アライメントが確立されたとする目標位置に対してＸＹＺ追随架台のオーバーランや移動のハンチング等が防止され、制御の精度が向上するからである。
【００１３】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決めがなされたときに、第一アライメント光学系の作動を停止し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する角膜細胞撮影装置が好ましい。いわば粗アライメントと精アライメントとを適宜に切り替えることによって自動的且つ迅速に正確なアライメントが可能にあるからである。
【００１４】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の受光位置との変位量が所定値を超えているときに、第二アライメント光学系の作動を停止し、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する角膜細胞撮影装置が好ましい。たとえば被検眼が大きく変位したときでも第一アライメント光学系によるアライメント動作に移るので、自動的に効果的なアライメントがなされるからである。
【００１５】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が所定値以下であるときに撮影光学系に対して撮影作動せしめる角膜細胞撮影装置が好ましい。明瞭な像となる条件下のみで撮影、記録することができ、鮮明な細胞像が得られるからである。
【００１６】
上記Ｚ方向位置決め光学系が、上記照明光学系の光軸に沿って被検眼にスリット検出光を照射する検出光照射光学系と、上記撮影光学系の光軸に沿って被検眼におけるスリット検出光の反射光を検出する検出光検出光学系とを有しており、上記検出光照射光学系が照明光学系から分岐した光軸上にスリット検出光のための光源を有し、
上記検出光検出光学系が撮影光学系から分岐した光軸上にスリット検出光の反射光を検出する受光手段を有してなる角膜細胞撮影装置が好ましい。観察撮影に最適な作動位置が直接的に検出できるからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付図面に示される実施形態に基づいて本発明の角膜細胞撮影装置を説明する。
【００１８】
図１は本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を概略的に示す平面図であり、主にその光路を示している。図２は図１の側面図であり、主にその光路を示している。
【００１９】
図１および図２に示す角膜細胞撮影装置１は、機枠２と、この機枠２に搭載され、被検眼Ｅに向かって前進後退するＺ方向、並びにＺ方向に垂直で且つ互いに垂直なＸ方向およびＹ方向に移動しうるＸＹＺ移動架台３を備えている。さらに、ＸＹＺ移動架台３に搭載され、被検眼Ｅに対してＸＹＺの各方向に移動しうるＸＹＺ追随架台４を備えている。ＸＹＺ移動架台３およびＸＹＺ追随架台４にはそれぞれ以下の光学系が分担配置されている。
【００２０】
すなわち、角膜細胞の観察撮影のために被検眼Ｅの前眼部をその斜め前方からスリット光によって照明するための照明光学系６と、被検眼Ｅの前眼部表面で反射した上記スリット光を撮影するための撮影光学系７と、被検眼Ｅに対する撮影光軸のＸＹ方向の位置合わせ（アライメント）を行うのための第一アライメント光学系８および第二アライメント光学系９と、撮影光学系７の合焦点を被撮影部位たる角膜内皮に一致させるためのＺ方向位置決め光学系（作動位置検出光学系）１０とが配置されている。
【００２１】
照明光学系６は角膜を照明する光源としての観察ランプ１１およびキセノン管１２を有している。観察ランプ１１は合焦点を角膜厚さ方向に移動させつつ角膜細胞を連続して観察するときに使用するもので近赤外光を発光する。キセノン管１２は特定された部位の細胞を撮影するために使用され、可視光を発光する。いずれの光源１１、１２からの照明光も照明用スリット３６を通過し、このスリット光が照明レンズ５および照明用対物レンズ１４を透過して被検眼Ｅの角膜に収束させられる。本実施形態では照明光学系６の光路にその途中から後述の作動位置検出光学系１０の光路を同一にするため、光路途中にホットミラー１５が介装されている。このホットミラー１５は可視光である照明光は透過し、赤外光である後述の合焦検出用光を反射するものである。
【００２２】
撮影光学系７は角膜細胞を観察撮影するためのＣＣＤカメラ１７を有している。被検眼Ｅの角膜で反射した上記スリット光は撮影用対物レンズ１８、ミラー１９、撮影レンズ２０、撮影用スリット３７およびリレーレンズ１３を通ったうえでＣＣＤカメラ１７に導かれる。反射光は撮影用スリット３７の位置で一旦結像し、リレーレンズ１３によってＣＣＤカメラ１７の受光面に結像させられる。本実施形態では撮影光学系７の光路がその途中まで後述の作動位置検出光学系１０の光路と同一にされている。この目的で光路を分岐するためのホットミラー２１が介装されている。このホットミラー２１は可視光である照明光を透過し、赤外光である合焦検出用光を反射するものである。
【００２３】
第一アライメント光学系８は、アライメント用対物レンズ２２、発光ダイオードからなる二個のアライメント指標光の光源２３Ｘ、２３Ｙおよびエリアセンサ等の受光素子２４を有している。上記光源２３Ｘ、２３Ｙが第一投影手段であり、アライメント用対物レンズ２２、後述の拡散レンズ２５ａおよび結像レンズ２５ｂ、ならびに、受光素子２４が第一検出手段である。上記アライメント用対物レンズ２２の光軸上に照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点が位置している。この交点が後述する合焦点である。図３は被検眼Ｅから見た対物レンズ１４、１８、２２近傍の配置を示している。アライメント用対物レンズ２２の周囲に、Ｘ軸用光源２３ＸとＹ軸用光源２３Ｙとが相互に９０゜方向に配置されている。各光源２３Ｘ、２３Ｙからは被検眼Ｅに向けて赤外の指標光が交互に発光される。各光源２３Ｘ、２３Ｙからの指標光は被検眼で反射し、アライメント用対物レンズ２２、拡散レンズ２５ａおよび結像レンズ２５ｂを透過して受光素子２４に結像する。受光素子２４からの画像信号は後述の制御装置４２に送られる。
【００２４】
図４を参照しつつ第一アライメント光学系８を用いたアライメント動作を説明する。第一アライメント光学系８を用いてＸＹＺ架台３を移動させて行うアライメントを第一アライメントという。図４（ａ）に二点鎖線で示すのはモニタ画面２６に表示された前眼部像であり、第一アライメントが確立した状態、すなわち、アライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼Ｅの頂点に一致した状態を示している。このとき、両光源２３Ｘ、２３Ｙともに点灯させれば前眼部にはその中心を被検眼の頂点とした場合、この頂点を中心として９０゜方向にＸ軸用光源の像２３ＸａとＹ軸用光源の像２３Ｙａとが映し出されるので、この状態での各像２３Ｘａ、２３Ｙａの範囲をアライメント完了範囲（以下、ゲートという）２７Ｘ、２７Ｙとして設定する。そして、アライメントが確立していない状態では、図４（ｂ）に示すようにＸ軸用光源の像２３Ｘａがゲート２７Ｘから外れており、図４（ｃ）に示すようにＹ軸用光源の像２３Ｙａがゲート２７Ｙから外れている。このときにはＸ方向のゲート２７Ｘに入るようにＸＹＺ移動架台３がＸ方向に移動させられ、Ｙ方向のゲート２７Ｙに入るようにＸＹＺ移動架台３がＹ方向に移動させられる。アライメント動作中は識別を容易にするために、短時間ピッチで交互にゲート２７Ｘ、２７Ｙを設定するのと同期してＸ軸用光源２３ＸとＹ軸用光源２３Ｙとを交互に発光する。両像２３Ｘａ、２３Ｙａともにそのゲート２７Ｘ、２７Ｙに入ったときに第一アライメントが完了する。
【００２５】
つぎに作動位置検出光学系１０を説明する。作動位置検出光学系１０は被検眼に対して斜めから赤外光であるスリット検出光を照射する検出光照射光学系１０ａと、被検眼に対して斜めから上記スリット検出光の反射光を検出する検出光検出光学系１０ｂとを有している。検出光照射光学系１０ａは検出用ランプ２８と検出用の可動スリット３０を備えている。検出光検出光学系１０ｂは作動位置検出センサ２９を備えている。検出光照射光学系１０ａは照明光学系６と光軸がほとんど同一であり、上記ホットミラー１５によって分岐した光軸上に検出用ランプ２８と可動スリット３０とが配置されている。検出光検出光学系１０ｂは撮影光学系７と光軸がほとんど同一であり、上記ホットミラー２１によって分岐した光軸上に作動位置検出センサ２９が配置されている。作動位置検出センサ２９としてはラインセンサやエリアセンサが用いられる。
【００２６】
検出用ランプ２８から可動スリット３０を通過した検出用光はホットミラー１５で反射して照明光学系６の光軸６ａを通って被検眼Ｅに至り、前眼部で反射する。この反射光は撮影光学系７の光軸７ａを通り、ホットミラー２１で反射されて作動位置検出センサ２９に至り、受光される。作動位置検出センサ２９に設定された所定域において受光したときに制御装置４２が作動位置であると判断し、撮影がなされる。これが作動位置であり、合焦の基準位置である。このように、作動位置検出センサ２９は所定の受光範囲を有しており、そのうちの所定の位置で反射スリット光を受光したときに作動位置に至ったと判断するものである。
【００２７】
作動位置において、照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点（合焦点）が被検眼Ｅの角膜の厚さ方向のある部位（撮影部位）にあれば、この部位の細胞が撮影されることになる。作動位置検出センサ２９によって明確に検出しうる反射光は角膜表面での反射光であることから、角膜表面での反射光を検出したときの位置を作動位置としている。制御装置４２はこの作動位置を維持すべく、すなわち、上記反射スリット光が作動位置検出センサ２９の上記所定域に至るように、被検眼Ｅの変位に応じてフィードバック制御によりＸＹＺ移動架台３をＺ軸方向に移動させる。これが第一のＺ方向位置決め動作である。
【００２８】
第一アライメント動作と第一Ｚ方向位置決め動作とは以下のように進行する。まず、被検者が装置１の顎台４３および額当て４４に顔を当接させて顔を固定する。ついで被検者に図示しない固視灯を固視させることによって被検眼Ｅを固定する。ついでＸＹＺ移動架台３を被検眼に接近させることによって第一アライメント指標光の像２３Ｘａ、２３Ｙａをモニタ画面２６上に確認する。その後、アライメントを維持しつつＸＹＺ移動架台３を被検眼に接近させて第一Ｚ方向位置決めを行う。第一アライメントおよび第一Ｚ方向位置決めがなされたあと、第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作に切り替えられる。第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作は後述するとおり、フィードバック制御によって被検眼Ｅの変位に応じてＸＹＺ追随架台４を移動させるものである。
【００２９】
本装置１では合焦点を角膜の厚さ方向に移動させることによって角膜の各層を観察することができるように構成されている。具体的には、作動位置検出センサ２９が検出するべき検出用光の被検眼における反射点と合焦点とを、対物レンズの軸方向に相対的に変位させていく。作動位置検出センサ２９によって明確に検出しうる反射光は角膜表面での反射光であることから、この時点（作動位置に至った時点）で撮影することとし、この作動位置を合焦点から離間させたり接近させたりするのである。これは前述のごとく合焦点を角膜の厚さ方向に変位させることを意味する。
【００３０】
作動位置を相対移動させるために、上記可動スリット３０がモータ３１によって検出光照射光学系１０ａの光軸に垂直な方向に移動させられる。移動距離は付設されたエンコーダ３２によって検出され、位置情報として制御装置４２に記憶される。可動スリット３０を上記光軸１０ａに対して横方向に移動させることにより、ＸＹＺ移動架台３をＺ方向に移動させて作動位置をＺ軸方向に移動させる。すなわち、可動スリット３０を横方向に移動させることによって作動位置検出のための反射光が作動位置検出センサ２９の設定域から外れるので、フィードバック制御によって作動位置検出センサ２９が上記反射光を検出するようにＸＹＺ移動架台３がＺ方向に移動させられるのである。その結果、撮影光学系７の焦点がＺ軸方向に移動する。このようにして角膜の厚さ方向の各層に焦点が一致していく。かかる作動によって角膜の厚さ方向の各層を観察することができる。
【００３１】
以上説明した第一アライメント光学系８および作動位置検出光学系１０はともにそれらの光学機器類がＸＹＺ移動架台３とＸＹＺ追随架台４とに分かれて搭載されている。このため、ＸＹＺ追随架台４の移動によって結像作用に影響が及ばないように、ＸＹＺ移動架台３上の光学機器類とＸＹＺ追随架台４上の光学機器類とがアフォーカルな光路を形成するように構成されている。具体的には図１に示すごとく、照明光学系６では照明レンズ５によって照明光が平行光束とされ、撮影光学系７では角膜反射光が撮影用対物レンズ１８によって平行光束とされ、第一アライメント光学系８ではアライメント指標光の被検眼での反射光は拡散レンズ２５ａによって平行光束とされる。なお、後述する第二アライメント光学系９の光学機器はＸＹＺ追随架台４に搭載されているため、アフォーカル光路を形成する必要はない。
【００３２】
次に第二アライメント光学系９を説明する。第二アライメント光学系９は、上記アライメント用対物レンズ２２を含み、赤外光を発光する発光ダイオードからなる第二アライメント指標光源３３およびエリアセンサ等の受光素子３４を有している。このように、第二アライメント光学系９と第一アライメント光学系８とは同一のアライメント用対物レンズ２２を共用している。第二アライメント指標光源３３およびアライメント用対物レンズ２２が第二投影手段であり、アライメント用対物レンズ２２、結像レンズ３５および受光素子３４が第二検出手段である。
【００３３】
図５に示すように第二アライメント指標光源３３からの指標光Ｂｆはアライメント用対物レンズ２２により、作動位置にあるときの被検眼Ｅの表面から所定寸法だけ前方におけるアライメント用対物レンズ２２の光軸上に結像する角度で収束させられる。被検眼表面での反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２および結像レンズ３５を透過して受光素子３４に受光される。上記所定寸法とは角膜表面の曲率半径Ｒの約１／２であり、それによって被検眼表面での反射光Ｂｒは平行光となる。一般的な人眼の角膜表面の曲率半径Ｒは約８ｍｍである。実際のアライメント用対物レンズ２２の設定は、撮影光学系７の焦点、すなわち照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点から約０．５Ｒだけ前方に指標光が結像するようになされる。
【００３４】
図５（ａ）はアライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼頂点に直交した状態、すなわちＸＹアライメントが確立されている状態を示しており、反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２の光軸に沿って戻っている。図５（ｂ）はアライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼頂点から外れた状態、すなわちＸＹアライメントが確立されていない状態を示しており、反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２の光軸に対して傾斜している。一例として、被検眼頂点がアライメント用対物レンズ２２の光軸から０．０１ｍｍ外れると反射光Ｂｒの光軸はアライメント用対物レンズ２２の光軸に対して約０．１５゜傾斜する。また、０．６ｍｍ外れた場合は約９゜傾斜する。アライメント用対物レンズ２２の光軸からのずれが小さいときには、このずれと反射光の傾斜角とはほぼ比例する。このように被検眼がわずかに変位した場合でもこれが拡大されて受光素子３４に検出される。
【００３５】
被検眼表面での反射光Ｂｒを受光した受光素子３４からは画像信号が制御装置４２に送られる。制御装置４２では、上記アライメント指標光Ｂｆの被検眼Ｅの角膜における反射光Ｂｒたる輝点に基づいてＸＹＺ追随架台４をＸＹ方向に移動させることによってアライメント用対物レンズ２２の光軸を角膜頂点に一致させる。図６を参照しつつ具体的なアライメント動作を説明する。図６に示すモニタ画面２６においてその中心Ｏがアライメント用対物レンズの光軸に対応させられている。したがって、図５（ａ）からも明らかなように、第二アライメントが確立している状態では輝点Ｆが中心Ｏに位置する。第二アライメントが確立されていない状態では二点鎖線で示すごとく輝点Ｆが画面中心Ｏから外れている。これを制御装置４２のフィードバック制御によって輝点Ｆが中心Ｏに移動するようにＸＹＺ追随架台４をＸＹ方向に移動させるのである。
【００３６】
制御装置４２においては、輝点Ｆを中心Ｏに向けて移動させる速度（ＸＹＺ追随架台４の速度）が中心Ｏと輝点Ｆとの離間距離に比例するようにされている。すなわち、ＸＹＺ追随架台４を移動させるときにアライメント用対物レンズ２２の光軸が角膜頂点に近づくに従ってその接近速度が低下するのである。こうすることにより、ＸＹＺ追随架台の目的位置に対するオーバーランや移動のハンチング等が防止され、制御の精度が向上する。
【００３７】
この第二アライメント動作の最中にも第二Ｚ方向位置決め動作が平行して実行される。第二Ｚ方向位置決めも前述の作動位置検出光学系１０を用いて行うが、移動させるのはＸＹＺ移動架台３ではなくてＸＹＺ追随架台４である。すなわち、制御装置４２は上記反射スリット光が作動位置検出センサ２９の上記所定域に至るように、被検眼Ｅの変位に応じてフィードバック制御によりＸＹＺ追随架台４をＺ軸方向に移動させる。ＸＹＺ移動架台３に代えてＸＹＺ追随架台４を移動させる点が第一アライメントと異なる点であり、その他の動作は同一であるため、説明を省略する。なお、前述のとおりアフォーカル光路が形成されているので、ＸＹＺ移動架台３に対してＸＹＺ追随架台４を相対移動させても光学系の作用に影響はない。
【００３８】
本装置１では、まず第一アライメント動作および第一Ｚ方向位置決め動作を行い、これが完了した時点で制御装置４２によって第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作に切り替えられる。第二の動作に切り替えられると、被検眼が固視微動をしていても容易にこれに追随することができる。一方、第一アライメントにおける検出可能な被検眼の変位の範囲は大きく、第二アライメントにおける検出可能な被検眼の変位の範囲は小さい。たとえば、前者は直径１０〜１５ｍｍの範囲であり、後者は約２ｍｍの範囲である。したがって、第二アライメント動作中に被検眼が大きく変位するとこれを検出できなくなる。この場合、すなわち前述の第二アライメント動作中の反射光による輝点Ｆがゲートから消えた場合、制御装置４２が第一アライメント動作に切り替えるようにされている。そして、第一アライメントが確立した時点で再び第一から第二へアライメント動作が切り替えられる。
【００３９】
第二アライメントが確立し、作動位置が検出されると、検査者は観察ボタンを操作して連続観察用ランプ１１を点灯し、合焦操作を行う。合焦操作はフォーカスボタンの操作によって前述の可動スリット３０を移動さることによって行う。すなわち、撮影光学系７の合焦点に対して作動位置をＺ方向に相対的に移動させることによって撮影光学系７の合焦点を角膜の厚さ方向に移動させる。この間、第二アライメントが維持されている。これにより角膜細胞像がモニタ画面に表示され、検査者は被検眼の角膜の厚さ方向の各層の細胞像を観察することができる。検査者は所望の位置、つまり選択した角膜部位で撮影ボタンを操作することによってキセノン管１２を発光してその部位の角膜細胞を撮影することができる。選択された画像が静止画として記録される。
【００４０】
制御装置４２は、撮影ボタンが押されたときに明瞭な画像のみを得るために、いわゆる良像条件か否かを判断し、良像条件下のみでキセノン管１２の発光および静止画像の記録がなされるように構成されている。たとえば、受光素子３４における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が所定値以下であるとき、すなわち、モニタ画面における中心Ｏと輝点Ｆとの離間距離が所定値以下であるときにのみ撮影されるようにするのである。角膜細胞の撮影は主に鏡面反射光を使用するものである。一方、スリット照明光が反射する角膜は球面を呈しているので、被検眼のわずかな変位によっても撮影に使用する反射光の方向は大きく変化する。したがって撮影レンズが反射光を有効に捕捉できる範囲は自ずと狭いものとなる。かかる背景から、上記良像条件の判断は有用である。
【００４１】
本装置１では、第二の動作においても第一の動作におけると同一の対物レンズを使用することになるので、切り替え時のアライメント光軸とＺ方向位置決め光軸との調整は容易である。すなわち、第一および第二のアライメント光学系８、９ともに共通の対物レンズ２２を用いるので対物レンズ１４、１８は共通となる。このように、アライメント光学系の一光軸と作動位置検出光学系の二光軸との関係は第一および第二の動作の切り替えによっては変化しない。また、対物レンズの共有により、以下の理由から対物部がコンパクトになる。本来、第二アライメント光学系の対物レンズはその位置が被検眼から離れるほど大きくする必要がある。反射光の角度を検出するものだからである。これを第一アライメント光学系の対物レンズと共有することにより、被検眼に近づけて配置することができる。したがって、対物部がコンパクトになり、ＸＹＺ追随架台４を小さくすることができる。
【００４２】
前述したように照明光学系６には照明用スリット３６が配設され、撮影光学系７には撮影用スリット３７が配設されている。このような別体のスリット３６、３７に代えて、図７および図８に示すように一枚の回転スリット板４０に照明用スリット４１ａおよび撮影用スリット４１ｂをともに形成したものを用いてもよい。このスリット板４０は、モータ３８によって回転させられ、回転中心から同一半径の円周上に複数個のスリット４１が形成されたものである（図８参照）。本実施形態では、一のスリット（照明用スリット）４１ａを通過した照明光は、被検眼Ｅの前眼部で反射され、スリット板４０の回転中心を挟んで照明用スリット４１ａに対して１８０゜方向に位置する他のスリット（撮影用スリット）４１ｂを透過してＣＣＤカメラ１７に至るように構成されている。
【００４３】
また、スリット板４０の回転によって照明用スリット４１ａが移動するのに伴ってスリット照明光は被検眼Ｅの前眼部上を移動する。そして、前眼部におけるスリット反射光も同様に移動するが、この移動するスリット反射光の移動方向及び移動速度に一致して撮影用スリット４１ｂが移動している。このように同期して移動するスリット４１ａ、４１ｂをそれぞれ照明光と反射光とが所定の方向で通過しうるように、図示しないリレーレンズやミラーを含めた照明光学系６および撮影光学系７の各光学機器の配置がなされる。また、両スリット４１ａ、４１ｂは同一幅に形成されているのが好ましい。
【００４４】
かかる構成により、スリット光によって被検眼Ｅの角膜を走査することになる。したがって、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても広い範囲の角膜細胞を観察、撮影することができる。図８に示すようにスリット板４０にスリット４１を等間隔に形成した範囲を回転中心について点対称に形成しておくことにより、きわめて短時間に上記走査が繰り返される。したがって、角膜細胞を動画として観察することも可能である。このスリットはとくに等間隔に形成しなくてもよく、また、全周にわたって形成する必要もない。しかし、複数個のスリット域を点対称に形成しておくことにより、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても繰り返し走査することができる。また、スリット板４０の回転方向は一方向のみでもよく、また、所定ストロークで往復回転させてもよい。
【００４５】
以上の結果、角膜表面の薄い表層（約１０ミクロン以下）の表面における反射光と、角膜上皮における反射光を完全に分離し得るほどに狭い幅のスリット照明光を用いることが可能となる。すなわち、スリット板４０上のスリット４１は０．０５〜０．２ミリメートル程度の幅に形成しておき、このスリット４１を通過したスリット照明光をレンズ系によって角膜上で約１０ミクロンの幅のスリット照明光となるように縮小する。この反射光をまた撮影光学系７のレンズ系によって拡大するのである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の角膜細胞撮影装置によれば、固視微動する被検眼に追随して位置合わせ、つまりアライメント状態を維持することにより、角膜の内皮や上皮はもとより、実質部の各層についてもその鮮明な像を観察撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を概略的に示す平面図であり、主にその光路を示す図である。
【図２】図１の角膜細胞撮影装置の側面図であり、主にその光路を示す図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）はともに第一アライメント動作の一例を示すモニタ画面の正面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）はともに第二アライメント光学系の作動を説明する側面図である。
【図６】第二アライメント動作の一例を示すモニタ画面の正面図である。
【図７】本発明の角膜細胞撮影装置の他の実施形態を概略的に示す要部平面図である。
【図８】図７の角膜細胞撮影装置における回転スリット板を示す正面図である。
【図９】角膜の断面を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１角膜細胞撮影装置
２機枠
３ＸＹＺ移動架台
４ＸＹＺ追随架台
５照明レンズ
６照明光学系
６ａ（照明光学系の）光軸
７撮影光学系
７ａ（撮影光学系の）光軸
８第一アライメント光学系
９第二アライメント光学系
１０作動位置検出光学系
１０ａ検出光照射光学系
１０ｂ検出光検出光学系
１１連続観察ランプ
１２キセノン管
１３リレーレンズ
１４照明用対物レンズ
１５ホットミラー
１７ＣＣＤカメラ
１８撮影用対物レンズ
１９ミラー
２０撮影レンズ
２１ホットミラー
２２アライメント用対物レンズ
２３ＸＸ軸用光源
２３ＹＹ軸用光源
２３ＸａＸ軸用光源の像
２３ＹａＹ軸用光源の像
２４受光素子
２５ａ拡散レンズ
２５ｂ結像レンズ
２６モニタ画面
２７ＸＸ方向ゲート
２７ＹＹ方向ゲート
２８検出用ランプ
２９作動位置検出センサ
３０可動スリット
３１モータ
３２エンコーダ
３３第二アライメント指標光源
３４受光素子
３５結像レンズ
３６、４１ａ照明用スリット
３７、４１ｂ撮影用スリット
３８モータ
４０回転スリット板
４１ａ照明用スリット
４１ｂ撮影用スリット
４２制御装置
４３顎台
４４額当て
Ｂｆ第二アライメント指標光
Ｂｒ（第二アライメント指標光の）反射光
Ｅ被検眼
Ｆ輝点
Ｒ（被検眼表面の）曲率半径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a corneal cell imaging apparatus. More specifically, the present invention relates to a corneal cell photographing apparatus for observing and photographing corneal cells without making contact with an eye to be examined by a specular method. A specular imaging apparatus is an apparatus that irradiates illumination light obliquely with respect to the optical axis of an eye to be examined, receives specularly reflected light from the cornea obliquely, and observes and captures this image.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 schematically shows a cross section of the cornea C. Symbol T is a tear film. The symbol U represents the epithelium, the symbol J represents the substantial part, and the symbol I represents the endothelium. Conventionally, an apparatus for clearly observing and photographing cells in the substantial part J existing between the corneal epithelium U and the endothelium I is not known. This is because the substantial part J has not been paid much attention in various medical fields including ophthalmology. However, recently, LASIK (laser in situ keratomileusis) has been actively performed for diopter correction and the like. In LASIK surgery, the cornea C of the eye to be examined is bisected in the thickness direction at the substantial portion J, and the exposed substantial portion is ground with a laser beam or the like to make the cornea C thinner. Then, the cornea C that has been divided into two parts is returned to its original state, and restoration integration is awaited. In this case, it is necessary to monitor the corneal restoration after observing the cornea after the operation, and the position of the portion D (FIG. 10) that is being restored after being divided into two parts of the substantial portion of the cornea is specified in advance. It is not possible. It must be observed after exploring the corneal plane and thickness.
[0003]
  For this purpose, an apparatus is required that clearly separates the image showing the state of each layer from the image of the other layer while moving the observation point in the thickness direction of the cornea. This is because the parenchyma in particular has an irregular shape in the corneal thickness direction as cells are not arranged in layers like endothelial cells and epithelial cells. Moreover, the human eyeball is staring at a certain pointAlwaysIs vibrating. This is called fixation microtremor. In order to probe the corneal cells in the thickness direction of the cornea, it is necessary to always maintain the positioning of the apparatus with respect to the eye to be examined with respect to the eye to be inspected and fixed. That is, the apparatus must be tracked to the eye to be inspected with fine fixation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such a problem, and by following the eye to be inspected with fixed eye movement, alignment, that is, maintaining the alignment state, the corneal endothelium and epithelium as well as each layer of the substantial part The object of the present invention is to provide a corneal cell imaging apparatus capable of observing and capturing a clear image.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The corneal cell imaging apparatus of the present invention comprises:
  An illumination optical system for illuminating the anterior eye portion of the eye to be examined from its oblique front, a photographing optical system for observing and photographing corneal image light reflected by the anterior eye portion, and a Z direction positioning for positioning in the Z direction In a corneal cell imaging apparatus equipped with an optical system,
  A first alignment optical system and a second alignment optical system each having an objective lens and positioning in the XY directions;
  Control device for controlling positioning operationWhen,
  The machine frame,
  An XYZ moving stand that can move relative to the machine frame in the XYZ direction;
  An XYZ follower base that can move relative to the XYZ mobile base in the XYZ direction;
  The first alignment optical system includes first projection means for projecting first index light onto the eye to be examined and first detection means for detecting an image of the first index light on the eye cornea to be examined.
  The second alignment optical system isWith respect to the front of the subject eye so that the second index light converges on the optical axis of the objective lensSecond projection means for projecting, and second detection means for detecting reflected light of the second index light in the eye cornea to be examined,
  The XYZ moving platform is equipped with a first detection means and an XYZ tracking platform, and the XYZ tracking platform is equipped with a first projection means and a second alignment optical system,
  The control device aligns the device optical axis with the eye to be examined based on the image receiving position of the first index light image in the first detection means, and the reflected light of the second index light in the second detection meansIs aligned in the Z direction so that becomes parallel light, and the reflected light of the second indicator lightThe optical axis of the device is aligned with the eye to be examined based on the light receiving position.
[0006]
According to this corneal cell imaging device, since the second index light from the second projection means is specularly reflected by the surface of the eye to be examined and received by the second detection means, the optical axis of the device is the vertex of the eye to be examined (the surface of the eye to be examined). In this case, the actual displacement amount can be enlarged and detected. Therefore, even if the eye to be inspected vibrates with a minute amplitude, this displacement can be detected and can be dealt with. In addition, since the first detection means detects the image of the first index light generated on the eye to be examined when projected from the first projection means, the displacement of the apparatus optical axis from the vertex of the eye to be examined is enlarged and detected. Not to do. Therefore, for example, it is also possible to perform initial alignment using the first alignment optical system and then detect fixation micromotion of the eye to be examined using the second alignment optical system.
[0007]
In addition, a corneal cell imaging apparatus in which a single objective lens is provided as a shared objective lens for the first alignment optical system and the objective lens for the second alignment optical system is preferable. This is because the objective lens portion becomes compact and the adjustment of the optical axes of the first and second detection means and the objective lens becomes easy. That is, when the alignment operation is switched between the first alignment optical system and the second alignment optical system, the optical axes of both optical systems with respect to the eye to be inspected need to match. This is because the alignment before switching is wasted if they do not match. As described above, if the objective lens is shared, the optical axis of the objective lens becomes the same, so that adjustment of the optical axis is facilitated.
[0008]
  UpThe control device controls the movement of the XYZ moving frame based on the light receiving position by the first alignment optical system and the Z direction positioning optical system, and follows the XYZ based on the light receiving position by the second alignment optical system and the Z direction positioning optical system. A corneal cell imaging apparatus configured to control the movement of the gantry is preferable as follows.
[0009]
That is, based on the detection of the first alignment optical system, the XYZ moving frame is moved to perform alignment. The XYZ follower base is light and compact because it is equipped with the first projection means and the second alignment optical system. Therefore, since the lightweight XYZ follower base is moved based on the light receiving position of the second alignment optical system capable of detecting minute displacements, the optical system can easily follow the fixation eye movement of the eye to be examined. It becomes easy.
[0010]
The objective lens of the first alignment optical system is mounted on an XYZ follower base, and an afocal optical path is formed between the XYZ follower base and the XYZ follower base behind the objective lens in the first detection means. A corneal cell imaging device is preferred. This is because even if the XYZ follower base moves relative to the XYZ mobile base for fine alignment, the imaging action of the optical system is not affected.
[0011]
  UpThe second detection means has a light receiving device that receives the reflected light of the second index light, and the control device determines whether the position corresponding to the device optical axis in the light receiving device and the light receiving position of the reflected light of the second index light. A corneal cell radiographing apparatus configured to move the XYZ follower so that the amount of displacement decreases and align the optical axis of the apparatus with the eye to be examined is preferable. This is because if the specular reflection light on the surface of the eye to be inspected is substantially parallel light, a constant light beam can be obtained regardless of the displacement of the optical axis, so that the brightness of the image does not change and detection is easy.
[0012]
The control device is preferably configured such that the control device changes the moving speed of the XYZ follower base based on the displacement between the device optical axis corresponding position in the light receiving device and the light receiving position of the reflected light of the second index light. This is because overrun of the XYZ follower base, hunting of movement, and the like are prevented with respect to the target position where the alignment is established, and control accuracy is improved.
[0013]
When the control device performs the XYZ direction positioning by the first alignment optical system and the Z direction positioning optical system, the operation of the first alignment optical system is stopped, and the XYZ by the second alignment optical system and the Z direction positioning optical system. A corneal cell radiographing apparatus that instructs to start the direction positioning operation is preferable. This is because accurate alignment can be performed automatically and quickly by appropriately switching between coarse alignment and fine alignment.
[0014]
The control device stops the operation of the second alignment optical system when the amount of displacement between the device optical axis corresponding position in the light receiving device and the light receiving position of the second index light exceeds a predetermined value, and the first alignment optical A corneal cell imaging apparatus that instructs to start the XYZ direction positioning operation by the system and the Z direction positioning optical system is preferable. This is because, for example, even when the eye to be examined is largely displaced, the alignment operation is performed by the first alignment optical system, so that effective alignment is automatically performed.
[0015]
A corneal cell imaging apparatus that causes the imaging optical system to perform imaging operation when the control apparatus has a displacement amount between the position corresponding to the optical axis of the apparatus in the light receiving apparatus and the light receiving position of the reflected light of the second index light being a predetermined value or less. preferable. This is because the image can be taken and recorded only under conditions that give a clear image, and a clear cell image can be obtained.
[0016]
The Z-direction positioning optical system includes a detection light irradiation optical system for irradiating the subject's eye with slit detection light along the optical axis of the illumination optical system, and a slit detection light in the subject's eye along the optical axis of the photographing optical system. A detection light detection optical system for detecting the reflected light of the above, the detection light irradiation optical system has a light source for slit detection light on the optical axis branched from the illumination optical system,
A corneal cell imaging apparatus in which the detection light detection optical system has light receiving means for detecting reflected light of the slit detection light on the optical axis branched from the imaging optical system is preferable. This is because the optimum operating position for observation imaging can be directly detected.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The corneal cell imaging apparatus of the present invention will be described based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an embodiment of the corneal cell imaging apparatus of the present invention, and mainly shows its optical path. FIG. 2 is a side view of FIG. 1 and mainly shows its optical path.
[0019]
A corneal cell imaging device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a machine frame 2, a Z direction that is mounted on the machine frame 2, moves forward and backward toward the eye E, and is perpendicular to the Z direction and perpendicular to each other. An XYZ moving mount 3 that can move in the direction and the Y direction is provided. Furthermore, an XYZ follower pedestal 4 that is mounted on the XYZ movable gantry 3 and can move in the XYZ directions with respect to the eye E is provided. The following optical systems are allocated to the XYZ moving base 3 and the XYZ following base 4 in a shared manner.
[0020]
That is, the illumination optical system 6 for illuminating the anterior eye portion of the eye E to be examined with a slit light from the oblique front for observation and photographing of the corneal cells, and the slit light reflected from the surface of the anterior eye portion of the eye E A photographing optical system 7 for photographing, a first alignment optical system 8 and a second alignment optical system 9 for performing alignment in the XY direction of the photographing optical axis with respect to the eye E, and the photographing optical system 7 A Z-direction positioning optical system (operating position detection optical system) 10 for matching the in-focus point with the corneal endothelium, which is the part to be imaged, is disposed.
[0021]
The illumination optical system 6 has an observation lamp 11 and a xenon tube 12 as a light source for illuminating the cornea. The observation lamp 11 is used to continuously observe corneal cells while moving the focal point in the corneal thickness direction, and emits near infrared light. The xenon tube 12 is used for photographing cells at a specified site and emits visible light. The illumination light from any of the light sources 11 and 12 passes through the illumination slit 36, and the slit light passes through the illumination lens 5 and the illumination objective lens 14 and is converged on the cornea of the eye E to be examined. In the present embodiment, a hot mirror 15 is interposed in the middle of the optical path in order to make the optical path of the operating position detection optical system 10 (described later) the same as the optical path of the illumination optical system 6. The hot mirror 15 transmits illumination light, which is visible light, and transmits focus detection light, which will be described later, which is infrared light.ReflectionTo do.
[0022]
The photographing optical system 7 has a CCD camera 17 for observing and photographing corneal cells. The slit light reflected by the cornea of the eye E is guided to the CCD camera 17 after passing through the photographing objective lens 18, the mirror 19, the photographing lens 20, the photographing slit 37 and the relay lens 13. The reflected light once forms an image at the position of the photographing slit 37 and is imaged on the light receiving surface of the CCD camera 17 by the relay lens 13. In the present embodiment, the optical path of the photographing optical system 7 is made the same as the optical path of the operation position detecting optical system 10 described later until the middle thereof. For this purpose, a hot mirror 21 is provided for branching the optical path. The hot mirror 21 transmits illumination light that is visible light and reflects focus detection light that is infrared light.
[0023]
The first alignment optical system 8 includes an alignment objective lens 22, two light sources 23X and 23Y of alignment index light composed of light emitting diodes, and a light receiving element 24 such as an area sensor. The light sources 23X and 23Y are first projection means, and the alignment objective lens 22, a later-described diffusing lens 25a and imaging lens 25b, and the light receiving element 24 are first detection means. On the optical axis of the alignment objective lens 22, the intersection of the optical axis 6 a of the illumination optical system 6 and the optical axis 7 a of the photographing optical system 7 is located. This intersection is the focal point described later. FIG. 3 shows an arrangement in the vicinity of the objective lenses 14, 18, and 22 as viewed from the eye E. Around the alignment objective lens 22, an X-axis light source 23X and a Y-axis light source 23Y are arranged in a 90 ° direction. From each of the light sources 23X and 23Y, infrared index light is emitted alternately toward the eye E to be examined. The index light from each of the light sources 23X and 23Y is reflected by the eye to be examined, passes through the alignment objective lens 22, the diffusion lens 25a, and the imaging lens 25b and forms an image on the light receiving element 24. The image signal from the light receiving element 24 is sent to the control device 42 described later.
[0024]
An alignment operation using the first alignment optical system 8 will be described with reference to FIG. Alignment performed by moving the XYZ mount 3 using the first alignment optical system 8 is referred to as first alignment. 4A shows the anterior segment image displayed on the monitor screen 26, and the first alignment is established, that is, the optical axis of the alignment objective lens 22 is the eye E to be examined. The state corresponding to the vertex is shown. At this time, if both the light sources 23X and 23Y are turned on and the center of the anterior eye portion is set as the vertex of the eye to be examined, the image 23Xa of the X-axis light source and the Y-axis light source in the 90 ° direction centering on this vertex. Therefore, the range of the images 23Xa and 23Ya in this state is set as an alignment complete range (hereinafter referred to as a gate) 27X and 27Y. When alignment is not established, the X-axis light source image 23Xa is off the gate 27X as shown in FIG. 4B, and the Y-axis light source image is shown in FIG. 4C. 23Ya is disconnected from the gate 27Y. At this time, the XYZ moving gantry 3 is moved in the X direction so as to enter the gate 27X in the X direction, and the XYZ moving gantry 3 is moved in the Y direction so as to enter the gate 27Y in the Y direction. In order to facilitate identification during the alignment operation, the X-axis light source 23X and the Y-axis light source 23Y are alternately emitted in synchronization with the gates 27X and 27Y being alternately set at a short time pitch. The first alignment is completed when both the images 23Xa and 23Ya enter the gates 27X and 27Y.
[0025]
Next, the operating position detection optical system 10 will be described. The operating position detection optical system 10 detects the reflected light of the slit detection light from the detection light irradiation optical system 10a that irradiates slit detection light that is infrared light obliquely with respect to the eye to be examined, and the oblique detection with respect to the eye to be examined. And a detection light detection optical system 10b. The detection light irradiation optical system 10 a includes a detection lamp 28 and a detection movable slit 30. The detection light detection optical system 10 b includes an operation position detection sensor 29. The detection light irradiation optical system 10 a has almost the same optical axis as that of the illumination optical system 6, and a detection lamp 28 and a movable slit 30 are arranged on the optical axis branched by the hot mirror 15. The detection light detection optical system 10 b has almost the same optical axis as that of the photographing optical system 7, and an operation position detection sensor 29 is disposed on the optical axis branched by the hot mirror 21. As the operation position detection sensor 29, a line sensor or an area sensor is used.
[0026]
Detection light that has passed through the movable slit 30 from the detection lamp 28 is reflected by the hot mirror 15, reaches the eye E through the optical axis 6 a of the illumination optical system 6, and is reflected by the anterior eye part. This reflected light passes through the optical axis 7a of the photographing optical system 7, is reflected by the hot mirror 21, reaches the operating position detection sensor 29, and is received. When light is received within a predetermined range set in the operation position detection sensor 29, the control device 42 determines that the operation position is the operation position, and photographing is performed. This is the operating position and is the reference position for focusing. Thus, the operating position detection sensor 29 has a predetermined light receiving range, and determines that the operating position has been reached when the reflected slit light is received at a predetermined position.
[0027]
If the intersection (focusing point) between the optical axis 6a of the illumination optical system 6 and the optical axis 7a of the imaging optical system 7 is at a certain position (imaging site) in the thickness direction of the cornea of the eye E at the operating position, The cell at the site is photographed. Since the reflected light that can be clearly detected by the operating position detection sensor 29 is reflected light on the cornea surface, the position when the reflected light on the cornea surface is detected is set as the operating position. The control device 42 moves the XYZ movable gantry 3 by feedback control according to the displacement of the eye E so that the operating position is maintained, that is, the reflected slit light reaches the predetermined area of the operating position detection sensor 29. Move in the axial direction. This is the first Z-direction positioning operation.
[0028]
The first alignment operation and the first Z-direction positioning operation proceed as follows. First, the subject fixes the face by bringing the face into contact with the chin rest 43 and the forehead support 44 of the apparatus 1. Next, the eye E is fixed by causing the subject to fixate a fixation lamp (not shown). Next, the images 23Xa and 23Ya of the first alignment index light are confirmed on the monitor screen 26 by bringing the XYZ moving gantry 3 close to the eye to be examined. Thereafter, the first XYZ positioning is performed by moving the XYZ moving gantry 3 closer to the eye to be examined while maintaining the alignment. After the first alignment and the first Z-direction positioning, the second alignment operation and the second Z-direction positioning operation are switched. As described later, the second alignment operation and the second Z-direction positioning operation move the XYZ follower base 4 according to the displacement of the eye E by feedback control.
[0029]
The apparatus 1 is configured so that each layer of the cornea can be observed by moving the focal point in the thickness direction of the cornea. Specifically, the reflection point of the detection light to be detected by the operation position detection sensor 29 and the focal point are relatively displaced in the axial direction of the objective lens. The reflected light that can be clearly detected by the operating position detection sensor 29 is reflected light on the corneal surface. Therefore, the image is taken at this time (when the operating position is reached), and the operating position is separated from the focal point. Or make them approach. This means that the focal point is displaced in the thickness direction of the cornea as described above.
[0030]
In order to move the operation position relatively, the movable slit 30 is moved by the motor 31 in a direction perpendicular to the optical axis of the detection light irradiation optical system 10a. The moving distance is detected by the attached encoder 32 and stored in the control device 42 as position information. By moving the movable slit 30 in the lateral direction with respect to the optical axis 10a, the XYZ moving gantry 3 is moved in the Z direction to move the operating position in the Z axis direction. That is, by moving the movable slit 30 in the lateral direction, the reflected light for detecting the operating position deviates from the set range of the operating position detecting sensor 29, so that the operating position detecting sensor 29 detects the reflected light by feedback control. Thus, the XYZ moving gantry 3 is moved in the Z direction. As a result, the focus of the photographing optical system 7 moves in the Z-axis direction. In this way, the focal point coincides with each layer in the thickness direction of the cornea. By this operation, each layer in the thickness direction of the cornea can be observed.
[0031]
Both the first alignment optical system 8 and the operating position detection optical system 10 described above are mounted on the XYZ moving base 3 and the XYZ following base 4 separately. For this reason, the optical equipment on the XYZ follower base 4 and the optical equipment on the XYZ follower base 4 form an afocal optical path so that the image forming action is not affected by the movement of the XYZ follower base 4. It is configured. Specifically, as shown in FIG. 1, in the illumination optical system 6, the illumination light is converted into a parallel beam by the illumination lens 5, and in the imaging optical system 7, the corneal reflected light is converted into a parallel beam by the imaging objective lens 18, and the first alignment is performed. In the optical system 8, the reflected light of the alignment index light from the eye to be examined is converted into a parallel light beam by the diffusion lens 25a. Since the optical device of the second alignment optical system 9 to be described later is mounted on the XYZ follower base 4, it is not necessary to form an afocal optical path.
[0032]
Next, the second alignment optical system 9 will be described. The second alignment optical system 9 includes the alignment objective lens 22 and includes a second alignment index light source 33 made of a light emitting diode that emits infrared light and a light receiving element 34 such as an area sensor. Thus, the second alignment optical system 9 and the first alignment optical system 8 share the same alignment objective lens 22. The second alignment index light source 33 and the alignment objective lens 22 are second projection means, and the alignment objective lens 22, the imaging lens 35 and the light receiving element 34 are second detection means.
[0033]
As shown in FIG. 5, the index light Bf from the second alignment index light source 33 is caused to pass by the alignment objective lens 22 and the optical axis of the alignment objective lens 22 ahead by a predetermined dimension from the surface of the eye E when in the operating position. It is converged at an angle to form an image on the top. The reflected light Br on the surface of the eye to be examined passes through the alignment objective lens 22 and the imaging lens 35 and is received by the light receiving element 34. The predetermined dimension is about ½ of the radius of curvature R of the corneal surface, whereby the reflected light Br on the surface of the eye to be examined becomes parallel light. The radius of curvature R of the corneal surface of a general human eye is about 8 mm. The actual setting of the objective lens 22 for alignment is that the index light is about 0.5R forward from the focal point of the photographing optical system 7, that is, the intersection of the optical axis 6a of the illumination optical system 6 and the optical axis 7a of the photographing optical system 7. An image is formed.
[0034]
FIG. 5A shows a state in which the optical axis of the alignment objective lens 22 is perpendicular to the vertex of the eye to be examined, that is, a state in which XY alignment is established, and the reflected light Br is on the optical axis of the alignment objective lens 22. Back along. FIG. 5B shows a state in which the optical axis of the alignment objective lens 22 is deviated from the vertex of the eye to be examined, that is, a state in which XY alignment is not established. The reflected light Br is incident on the optical axis of the alignment objective lens 22. It is inclined with respect to it. As an example, when the vertex of the eye to be examined deviates from the optical axis of the alignment objective lens 22 by 0.01 mm, the optical axis of the reflected light Br is inclined by about 0.15 ° with respect to the optical axis of the alignment objective lens 22. In addition, when it is off 0.6 mm, it is inclined about 9 °. When the deviation of the alignment objective lens 22 from the optical axis is small, the deviation and the inclination angle of the reflected light are substantially proportional. Thus, even when the eye to be examined is slightly displaced, this is enlarged and detected by the light receiving element 34.
[0035]
An image signal is sent to the control device 42 from the light receiving element 34 that has received the reflected light Br on the surface of the eye to be examined. In the control device 42, the optical axis of the alignment objective lens 22 is set to the apex of the cornea by moving the XYZ follower base 4 in the XY directions based on the bright spot which is the reflected light Br on the cornea of the eye E of the alignment index light Bf. Match. A specific alignment operation will be described with reference to FIG. The center O of the monitor screen 26 shown in FIG. 6 corresponds to the optical axis of the alignment objective lens. Therefore, as is clear from FIG. 5A, the bright spot F is located at the center O when the second alignment is established. In a state where the second alignment is not established, the bright spot F deviates from the screen center O as indicated by a two-dot chain line. The XYZ follower base 4 is moved in the XY direction so that the bright spot F moves to the center O by feedback control of the control device 42.
[0036]
In the control device 42, the speed at which the bright spot F is moved toward the center O (the speed of the XYZ follower 4) is proportional to the distance between the center O and the bright spot F. That is, when the XYZ follower 4 is moved, the approach speed decreases as the optical axis of the alignment objective lens 22 approaches the corneal apex. By doing so, overrun with respect to the target position of the XYZ follower base, movement hunting, and the like are prevented, and control accuracy is improved.
[0037]
During the second alignment operation, the second Z-direction positioning operation is executed in parallel. Although the second Z-direction positioning is also performed using the above-described operation position detection optical system 10, it is not the XYZ moving gantry 3 but the XYZ following gantry 4 that is moved. That is, the control device 42 moves the XYZ follower base 4 in the Z-axis direction by feedback control according to the displacement of the eye E so that the reflected slit light reaches the predetermined area of the operating position detection sensor 29. The point that the XYZ follower base 4 is moved instead of the XYZ mobile base 3 is different from the first alignment, and the other operations are the same, and thus the description is omitted. Since the afocal optical path is formed as described above, even if the XYZ follower base 4 is moved relative to the XYZ mobile base 3, the action of the optical system is not affected.
[0038]
In the apparatus 1, first, the first alignment operation and the first Z-direction positioning operation are performed, and when this is completed, the control device 42 switches to the second alignment operation and the second Z-direction positioning operation. By switching to the second operation, it is possible to easily follow this even if the eye to be inspected is moving the fixation. On the other hand, the range of detectable eye displacement in the first alignment is large, and the range of detectable eye displacement in the second alignment is small. For example, the former ranges from 10-15 mm in diameter and the latter ranges from about 2 mm. Therefore, if the eye to be examined is greatly displaced during the second alignment operation, this cannot be detected. In this case, that is, when the bright spot F caused by the reflected light during the second alignment operation disappears from the gate, the control device 42 is switched to the first alignment operation. Then, when the first alignment is established, the alignment operation is switched again from the first to the second.
[0039]
When the second alignment is established and the operating position is detected, the inspector operates the observation button to turn on the continuous observation lamp 11 and performs a focusing operation. The focusing operation is performed by moving the aforementioned movable slit 30 by operating the focus button. That is, the focal point of the photographing optical system 7 is moved in the thickness direction of the cornea by moving the operation position relative to the focal point of the photographing optical system 7 in the Z direction. During this time, the second alignment is maintained. Thereby, the corneal cell image is displayed on the monitor screen, and the examiner can observe the cell image of each layer in the thickness direction of the cornea of the eye to be examined. The examiner operates the imaging button at a desired position, that is, the selected corneal region, so that the xenon tube 12 can emit light and corneal cells at that region can be imaged. The selected image is recorded as a still image.
[0040]
In order to obtain only a clear image when the shooting button is pressed, the control device 42 determines whether or not a so-called good image condition is satisfied, and light emission of the xenon tube 12 and recording of a still image are performed only under the good image condition. It is configured to be made. For example, when the amount of displacement between the position corresponding to the device optical axis in the light receiving element 34 and the light receiving position of the reflected light of the second index light is not more than a predetermined value, that is, the separation distance between the center O and the bright spot F on the monitor screen is The image is taken only when it is below a predetermined value. The corneal cells are photographed mainly using specular reflection light. On the other hand, since the cornea reflecting the slit illumination light has a spherical surface, the direction of the reflected light used for imaging changes greatly even if the eye to be examined is slightly displaced. Therefore, the range in which the photographic lens can effectively capture the reflected light is naturally narrow. From this background, the determination of the good image condition is useful.
[0041]
In the present apparatus 1, the same objective lens as in the first operation is used in the second operation, so that the alignment optical axis and the Z-direction positioning optical axis at the time of switching can be easily adjusted. That is, since the common objective lens 22 is used for both the first and second alignment optical systems 8 and 9, the objective lenses 14 and 18 are common. Thus, the relationship between one optical axis of the alignment optical system and the two optical axes of the operating position detection optical system does not change depending on the switching between the first and second operations. Further, the sharing of the objective lens makes the objective part compact for the following reasons. Originally, the objective lens of the second alignment optical system needs to be enlarged as the position of the objective lens becomes far from the eye to be examined. This is because the angle of the reflected light is detected. By sharing this with the objective lens of the first alignment optical system, it can be placed close to the eye to be examined. Therefore, an objective part becomes compact and the XYZ follower stand 4 can be made small.
[0042]
As described above, the illumination optical system 6 is provided with the illumination slit 36, and the imaging optical system 7 is provided with the imaging slit 37. In place of such separate slits 36 and 37, as shown in FIGS. 7 and 8, a single rotary slit plate 40 having both an illumination slit 41a and a photographing slit 41b may be used. . The slit plate 40 is rotated by a motor 38, and a plurality of slits 41 are formed on the circumference of the same radius from the center of rotation (see FIG. 8). In the present embodiment, the illumination light that has passed through one slit (illumination slit) 41a is reflected by the anterior eye portion of the eye E to be examined and is 180 ° with respect to the illumination slit 41a across the rotation center of the slit plate 40. It is configured to pass through another slit (photographing slit) 41 b positioned in the direction and reach the CCD camera 17.
[0043]
In addition, the slit illumination light moves on the anterior eye portion of the eye E as the illumination slit 41 a moves due to the rotation of the slit plate 40. The slit reflected light in the anterior segment also moves in the same manner, but the photographing slit 41b moves in accordance with the moving direction and moving speed of the moving slit reflected light. The illumination optical system 6 and the imaging optical system 7 including a relay lens and a mirror (not shown) so that the illumination light and the reflected light can pass through the slits 41a and 41b that move in synchronization in this manner in a predetermined direction, respectively. Each optical device is arranged. Moreover, it is preferable that both the slits 41a and 41b are formed in the same width.
[0044]
With this configuration, the cornea of the eye E is scanned with the slit light. Therefore, a wide range of corneal cells can be observed and photographed even with slit light that illuminates a very narrow range. As shown in FIG. 8, the above scanning is repeated in a very short time by forming a range in which slits 41 are formed at equal intervals on the slit plate 40 so as to be point-symmetric with respect to the rotation center. Therefore, it is possible to observe corneal cells as moving images. The slits do not have to be formed at regular intervals, and need not be formed over the entire circumference. However, by forming a plurality of slit areas symmetrically, it is possible to repeatedly scan even slit light that illuminates a very narrow range. Further, the rotation direction of the slit plate 40 may be only one direction, or may be reciprocated with a predetermined stroke.
[0045]
As a result, it is possible to use slit illumination light having such a narrow width that the reflected light on the surface of the thin corneal surface (about 10 microns or less) and the reflected light on the corneal epithelium can be completely separated. That is, the slit 41 on the slit plate 40 is formed to have a width of about 0.05 to 0.2 millimeter, and the slit illumination light that has passed through the slit 41 is slit on the cornea by the lens system with a width of about 10 microns. Reduce to become illumination light. This reflected light is also magnified by the lens system of the photographing optical system 7.
[0046]
【The invention's effect】
According to the corneal cell imaging device of the present invention, by aligning the eye to be inspected with fine eye movement, that is, maintaining the alignment state, not only the corneal endothelium and epithelium but also each layer of the substantial part can be clearly observed. An image can be observed and photographed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing one embodiment of a corneal cell imaging apparatus of the present invention, mainly showing its optical path.
2 is a diagram of the corneal cell imaging apparatus of FIG.sideIt is a figure and is a figure mainly showing the optical path.
FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 2;
4 (a), 4 (b), and 4 (c) are front views of a monitor screen showing an example of a first alignment operation. FIG.
FIGS. 5A and 5B are side views for explaining the operation of the second alignment optical system.
FIG. 6 is a front view of a monitor screen showing an example of a second alignment operation.
FIG. 7 is a plan view of an essential part schematically showing another embodiment of the corneal cell imaging apparatus of the present invention.
8 is a front view showing a rotating slit plate in the corneal cell imaging apparatus of FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the cornea.
[Explanation of symbols]
1 Corneal cell imaging device
2 Machine frame
3 XYZ mobile mount
4 XYZ follower stand
5 Lighting lens
6 Illumination optics
6a Optical axis (of the illumination optical system)
7 Shooting optics
7a Optical axis (of the photographic optical system)
8 First alignment optical system
9 Second alignment optical system
10 Working position detection optical system
10a Detection light irradiation optical system
10b Detection light detection optical system
11 Continuous observation lamp
12 Xenon tube
13 Relay lens
14 Objective lens for illumination
15 Hot mirror
17 CCD camera
18 Objective lens for photography
19 Mirror
20 Shooting lens
21 hot mirror
22 Objective lens for alignment
23X X-axis light source
23Y Light source for Y axis
23Xa X-axis light source image
23Ya Y-axis light source image
24 Light receiving element
25a Diffuse lens
25b Imaging lens
26 Monitor screen
27X X direction gate
27Y Y direction gate
28 Detection lamp
29 Operating position detection sensor
30 Movable slit
31 motor
32 Encoder
33 Second alignment index light source
34 Light receiving element
35 Imaging lens
36, 41a Lighting slit
37, 41b Shooting slit
38 motor
40 Rotating slit plate
41a Lighting slit
41b Slit for shooting
42 Control device
43 chin rest
44 Forehead
Bf Second alignment index light
Reflected light of Br (second alignment index light)
E Eye to be examined
F bright spot
R (radius of curvature)

Claims

An illumination optical system for illuminating the anterior eye portion of the eye to be examined from its oblique front, a photographing optical system for observing and photographing corneal image light reflected by the anterior eye portion, and a Z direction positioning for positioning in the Z direction In a corneal cell imaging apparatus equipped with an optical system,
A first alignment optical system and a second alignment optical system each having an objective lens and positioning in the XY directions;
A control device for controlling the positioning operation ;
The machine frame,
An XYZ moving stand that can move relative to the machine frame in the XYZ direction;
An XYZ follower base that can move relative to the XYZ mobile base in the XYZ direction;
The first alignment optical system includes first projection means for projecting first index light onto the eye to be examined and first detection means for detecting an image of the first index light on the eye cornea to be examined.
The second alignment optical system projects the second index light onto the front surface of the eye so that the second index light converges on the optical axis of the objective lens, and the reflected light of the second index light on the eye cornea And a second detection means for detecting
The XYZ moving platform is equipped with a first detection means and an XYZ tracking platform, and the XYZ tracking platform is equipped with a first projection means and a second alignment optical system,
The control device aligns the device optical axis with the eye to be inspected based on the receiving position of the first index light image in the first detection means, and the reflected light of the second index light in the second detection means becomes parallel light. A corneal cell radiographing apparatus characterized in that the optical axis is aligned in the Z direction and the optical axis of the apparatus is aligned with the eye to be inspected based on the light receiving position of the reflected light of the second index light.

The corneal cell imaging apparatus according to claim 1, wherein a single objective lens is provided as a shared objective lens for the first alignment optical system and the objective lens for the second alignment optical system.

Upper Symbol controller, based on the light reception position by the first alignment optical system and Z direction positioning optics to control the movement of the XYZ moving platform, based on the light reception position by the second alignment optical system and Z direction positioning optical system XYZ The corneal cell imaging apparatus according to claim 1, wherein the corneal cell imaging apparatus is configured to control movement of the follower base.

The objective lens of the first alignment optical system is mounted on an XYZ follower base, and an afocal optical path is formed between the XYZ follower base and the XYZ follower base behind the objective lens in the first detection means. The corneal cell imaging device according to claim 3.

Upper Symbol second detection means has a light receiving device for receiving the reflected light of the second indicator light, control device, a light receiving position of the device the optical axis corresponding position and a second indicator light of the reflected light in the light receiving device The corneal cell imaging apparatus according to claim 1, wherein the corneal cell imaging apparatus is configured to move the XYZ follower so that the displacement amount of the apparatus decreases and align the optical axis of the apparatus with the eye to be examined.

The said control apparatus is comprised so that the moving speed of an XYZ follower base may be changed based on the displacement of the apparatus optical axis corresponding position in a light-receiving device, and the light-receiving position of the reflected light of 2nd index light. Corneal cell imaging device.

When the XYZ direction positioning is performed by the first alignment optical system and the Z direction positioning optical system, the control device stops the operation of the first alignment optical system, and the XYZ by the second alignment optical system and the Z direction positioning optical system. The corneal cell imaging apparatus according to claim 1, wherein the corneal cell imaging apparatus instructs to start a direction positioning operation.

The control device stops the operation of the second alignment optical system when the amount of displacement between the device optical axis corresponding position in the light receiving device and the light receiving position of the second index light exceeds a predetermined value, and the first alignment optical The corneal cell imaging apparatus according to claim 5, wherein the XYZ direction positioning operation is started by the system and the Z direction positioning optical system.

6. The photographing apparatus according to claim 5, wherein the control device causes the photographing optical system to perform a photographing operation when a displacement amount between the position corresponding to the device optical axis in the light receiving device and the light receiving position of the reflected light of the second index light is equal to or less than a predetermined value. Corneal cell imaging device.

The Z-direction positioning optical system includes a detection light irradiation optical system for irradiating the subject's eye with slit detection light along the optical axis of the illumination optical system, and a slit detection light in the subject's eye along the optical axis of the photographing optical system. And a detection light detection optical system that detects the reflected light of
The detection light irradiation optical system has a light source for slit detection light on the optical axis branched from the illumination optical system,
The corneal cell imaging apparatus according to claim 1, wherein the detection light detection optical system has a light receiving means for detecting reflected light of the slit detection light on an optical axis branched from the imaging optical system.