JP4919862B2 - 角膜内皮撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼に対して照明光を照射して、被検眼の角膜からの反射光を受光することによって角膜画像を撮影する角膜内皮撮影装置に関するものである。

従来から、眼疾患の有無判断や眼の術後経過の診断などに際して、角膜、特に角膜内皮の細胞状態を観察することが行われている。

このような角膜内皮の細胞状態を観察するに際して、被検眼に対して非接触で角膜内皮細胞を撮像することの出来る角膜内皮撮影装置が知られている。この角膜内皮撮影装置は、照明光学系によりスリット状の照明光を被検眼の角膜に斜めから照射して、角膜からの反射光を撮像光学系で受光して角膜内皮細胞を撮像するようになっている。

ところで、角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから、角膜内皮撮影装置においては、鮮明な角膜内皮細胞の合焦像を得ることが難しいという問題がある。特に、角膜内皮撮影装置においては、スリット状の照明光を採用していることから、角膜上皮や角膜実質による反射光による悪影響を回避して鮮明な角膜内皮細胞像を得るためには、照明光学系および撮像光学系を角膜内皮細胞に対する接近／離隔方向において正確に内皮合焦位置に位置合わせすることが必要となる。また、角膜内皮細胞の反射率には、個人差があるため、角膜内皮細胞撮影画像が飽和輝度に達してしまい良好な画像を取得することが難しいという問題もあった。

そこで、従来では、例えば特許文献１に示されているように、角膜からの反射光の光量分布を検出するラインセンサを採用して、角膜内皮細胞の合焦位置を検出し、位置合わせするとともに、角膜内皮細胞像の輝度値を検出し撮影光量の制御をするようにしたものが提案されている。即ち、角膜上皮と角膜実質および角膜内皮からなる角膜における反射光量の分布特性を考慮することで、ラインセンサの出力値におけるピーク位置から角膜内皮細胞の合焦位置を推定するとともに、角膜内皮細胞の輝度情報に基づいて撮影光量を制御し、角膜内皮細胞の撮像を行うようになっている。

しかしながら、かかる特許文献１に記載の如き従来構造の角膜内皮撮影装置においては、ラインセンサにより角膜内皮細胞の輝度情報を取得するため、適切な撮影光量制御を行うことができないという問題点があった。即ち、角膜内皮細胞像は、実質層の反射の影響により２次元的に輝度状態が異なったり、特に、眼疾患を持つ者や角膜移植等の眼の手術をした者の角膜内皮細胞像は２次元的に複雑に輝度状態が異なったりするため、ラインセンサによるある一ラインにおける輝度情報に基づく撮影光源の光量制御では実際に取得される撮影画像との相関性が低いことから、良好な角膜内皮細胞画像を取得することができない場合があった。

特開平５−３１７２６１号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、連続撮影により取得した画像の撮像状態を評価し、評価結果に基づいた撮影光量制御を行うことにより、より精度の高い角膜内皮細胞画像を得ることができる角膜内皮撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様は、スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、該スリット光束による該被検眼の角膜からの反射光束を受光して角膜像を撮像する撮像素子を備えた撮像光学系とを備え、前記照明光学系および前記撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させ複数の角膜像を撮像する角膜内皮撮影装置において、撮影画像において所定領域における輝度情報を取得する輝度情報取得手段を設けると共に、前記輝度情報取得手段によって取得される輝度情報に基づいて該撮影画像における撮像状態を評価する画像評価手段を設け、前記輝度情報取得手段および前記画像評価手段による結果に基づいて前記照明光源の光量を制御する光量制御手段を設け、前記輝度情報取得手段および前記画像評価手段により角膜内皮の境界が検出され、かつ、角膜上皮が検出されない撮影画像を取得した場合に、当該撮影画像に基づいて前記光量制御手段による光量制御を行うか否かの可否判定が行なわれることを特徴とする。

本態様に従う構造とされた角膜内皮撮影装置においては、角膜像を連続的に撮像することによって、角膜内皮細胞画像そのものからの輝度情報を取得することを可能とし、撮影画像における輝度情報を取得するため、正確な輝度情報の検出を可能とし、さらに、撮影画像における撮像状態の評価結果に基づいて光量制御を行うため、より精度の高い良好な角膜内皮細胞像を取得することができる。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る角膜内皮撮影装置において、前記輝度情報取得手段が、画像上の少なくとも一条の直線上に位置する画素の輝度情報を取得することを特徴とする。

本態様に従う構造とされた角膜内皮撮影装置においては、輝度情報取得手段によって輝度情報を取得する所定領域を、画像左右方向に延びる直線上に限定することにより、
処理すべき情報量をより有利に抑えることが出来て、処理の高速化を図ることが出来る。さらに、複数条の直線上の各画素について輝度情報を取得することで、より高精度な撮像状態の評価を実現することが可能となる。

本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る角膜内皮撮影装置において、前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて予め設定された輝度の閾値よりも高い又は低い輝度を有する画素の数を求める撮像状態判定手段を含んで構成されていることを特徴とする。

本態様に従う構造とされた角膜内皮撮影装置においては、予め設定された閾値よりも輝度が高い又は低い画素の数を算出することにより、角膜内皮の撮像状態を簡単な処理で評価することが出来る。

本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の態様に係る角膜内皮撮影装置において、前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて画像上における角膜内皮の水平方向位置を検出する撮像状態判定手段を含んで構成されていることを特徴とする。

本態様に従う構造とされた角膜内皮撮影装置においては、角膜内皮の画像上での位置を判定することによって、角膜内皮の撮像状態を有効に評価することが出来る。なお、本態様において画像の水平方向とは、装置の照明光学系と撮像光学系を全体として被検眼に対して接近／離隔方向に移動させることに伴って、画像（画面）において角膜内皮の像が移動する方向とされる。

本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の態様に係る角膜内皮撮影装置において、前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて画像上における角膜内皮像の平均輝度値を算出する撮像状態判定手段を含んで構成されていることを特徴とする。

本態様に従う構造とされた角膜内皮撮影装置においては、角膜内皮像の平均輝度値を算出し、撮像状態を評価することにより、より適切な光量制御が可能となる。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１に、本発明における角膜内皮撮影装置の一実施形態としての装置光学系１０を示す。装置光学系１０は、被検眼Ｅの前眼部を観察する観察光学系１２を挟んで、一方の側に撮像照明光学系１４および位置検出光学系１６が設けられ、他方の側に位置検出照明光学系１８および撮像光学系２０が設けられた構造とされている。なお、特に本実施形態においては、撮像照明光学系１４および位置検出照明光学系１８を含んで、照明光学系が構成されている。

観察光学系１２は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、対物レンズ２４、ハーフミラー２６、コールドミラー２７、および光電素子としてのＣＣＤ２８が光軸Ｏ１上に設けられて構成されている。また、被検眼Ｅの前方には、複数（本実施形態においては、２つ）の観察用光源３０，３０が配設されている。観察用光源３０，３０は、赤外光束を発する例えば赤外ＬＥＤなどが用いられる。そして、コールドミラー２７は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされており、観察用光源３０，３０から発せられて被検眼Ｅの前眼部で反射された反射光束が、対物レンズ２４およびコールドミラー２７を通して、ＣＣＤ２８上で結像されるようになっている。

撮像照明光学系１４は、被検眼Ｅに近い位置から順に投影レンズ３２、コールドミラー３４、スリット３６、集光レンズ３８、撮像用光源４０が設けられて構成されている。撮像用光源４０は可視光束を発する例えばＬＥＤ等が用いられる。コールドミラー３４は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされている。そして、撮像用光源４０から発せられた光束は、集光レンズ３８およびスリット３６を通してスリット光束とされて、コールドミラー３４により反射された後に投影レンズ３２を通して、角膜Ｃに対して斜め方向から照射されるようになっている。

位置検出光学系１６は、その光軸の一部が撮像照明光学系１４の光軸と一致せしめられており、被検眼Ｅに近い位置から順に投影レンズ３２、コールドミラー３４、ラインセンサ４４が設けられて構成されている。そして、後述する観察用光源５４から照射されて角膜Ｃで反射された光束が、投影レンズ３２、コールドミラー３４を通して、ラインセンサ４４上に結像されるようになっている。

一方、位置検出照明光学系１８は、被検眼Ｅに近い位置から順に対物レンズ４６、コールドミラー４８、集光レンズ５２、および位置検出用光源としての観察用光源５４が設けられて構成されている。観察用光源５４は、例えば赤外ＬＥＤなどの赤外光源が好適に採用される。そして、観察用光源５４から発せられた赤外光束が、角膜Ｃに対して斜めから照射されるようになっている。なお、観察用光源５４は、例えばハロゲンランプや可視光ＬＥＤなどの可視光源と赤外フィルタを組み合わせることによって構成しても良い。但し、観察用光源５４は、必ずしも赤外光源とされる必要は無く、ハロゲンランプや可視光ＬＥＤなどの可視光源を用いても良い。可視光源を用いる場合には、その照度は撮像用光源４０の照度よりも小さくされることが好ましい。これにより、アライメント等、観察用光源５４による光束を照射せしめる際の被検者の負担を軽減することが出来る。

撮像光学系２０は、その光軸の一部が位置検出照明光学系１８の光軸と一致せしめられており、被検眼Ｅに近い位置から順に対物レンズ４６、コールドミラー４８、スリット５６、変倍レンズ５８、合焦レンズ６０、コールドミラー２７、ＣＣＤ２８が設けられて構成されている。そして、撮像用光源４０から照射されて角膜Ｃで反射された光束が、対物レンズ４６を介してコールドミラー４８で反射された後に、スリット５６によって平行光束とされて、変倍レンズ５８、合焦レンズ６０を介して、コールドミラー２７で反射されてＣＣＤ２８上に結像されるようになっている。

また、観察光学系１２上に設けられるハーフミラー２２は、固視標光学系６４、アライメント光学系６６の一部を構成している。

固指標光学系６４は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、投影レンズ６８、ハーフミラー７０、ピンホール板７２、固視標光源７４が設けられて構成されている。固視標光源７４は例えばＬＥＤなどの可視光を発する光源であり、固視標光源７４から発せられた光束は、ピンホール板７２、ハーフミラー７０を透過した後、投影レンズ６８によって平行光束とされて、ハーフミラー２２によって反射されて被検眼Ｅに照射される。

アライメント光学系６６は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、投影レンズ６８、ハーフミラー７０、絞り７６、ピンホール板７８、集光レンズ８０、アライメント光源８２が設けられて構成されている。アライメント光源８２からは赤外光が発せられるようになっており、かかる赤外光は集光レンズ８０により集光されてピンホール板７８を通過し、絞り７６に導かれる。そして、絞り７６を通過した光はハーフミラー７０に反射されて、投影レンズ６８によって平行光束とされた後に、ハーフミラー２２によって反射されて被検眼Ｅに照射される。

また、観察光学系１２上に設けられたハーフミラー２６は、アライメント検出光学系８４の一部を構成している。

アライメント検出光学系８４は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２６、位置検出可能なアライメント検出センサ８８が設けられて構成されている。そして、アライメント光源８２から照射されて、角膜Ｃで反射された光束が、ハーフミラー２６で反射されて、アライメント検出センサ８８に導かれるようになっている。

このような構造とされた装置光学系１０は、図２に示す角膜内皮撮影装置１００に収容されている。角膜内皮撮影装置１００は、ベース１０２の上に本体部１０４が設けられており、かかる本体部１０４の上にケース１０６が前後左右および上下動可能に設けられて構成されている。ベース１０２には、電源装置が内蔵されていると共に、操作スティック１０８が設けられており、かかる操作スティック１０８を操作してケース１０６を駆動せしめることが出来るようにされている。また、本体部１０４には、後述する各制御回路などが収容されていると共に、例えば液晶モニタなどからなる画像表示手段としての表示画面１１０が設けられている。

さらに、図３に示すように、角膜内皮撮影装置１００には、ケース１０６を駆動せしめることによって、装置光学系１０を被検眼Ｅに対して接近乃至は離隔方向に移動せしめる駆動手段が設けられている。これらの駆動手段は例えばラック・ピニオン機構などによって構成されており、本実施形態においては、装置光学系１０を図３における上下方向のＸ方向に駆動せしめるＸ軸駆動機構１１２、図３における紙面と垂直のＹ方向に駆動せしめるＹ軸駆動機構１１４、図３における左右方向のＺ方向に駆動せしめるＺ軸駆動機構１１６が設けられている。

また、角膜内皮撮影装置１００には、装置光学系１０による角膜像の撮像の作動制御を行なう撮像制御手段としての撮像制御回路１１７が設けられている。そして、Ｘ軸駆動機構１１２、Ｙ軸駆動機構１１４、Ｚ軸駆動機構１１６は、それぞれ、撮像制御回路１１７に接続されて、撮像制御回路１１７からの駆動信号に基づいて駆動せしめられるようにされている。また、アライメント検出センサ８８は、ＸＹアライメント検出回路１１８に接続されており、かかるＸＹアライメント検出回路１１８は、撮像制御回路１１７に接続されている。また、ラインセンサ４４は、Ｚアライメント検出回路１２０に接続されており、かかるＺアライメント検出回路１２０は、撮像制御回路１１７に接続されている。これにより、アライメント検出センサ８８およびラインセンサ４４の検出情報が、撮像制御回路１１７に入力されるようになっている。

さらに、角膜内皮撮影装置１００には、ＣＣＤ２８が受像した画像が入力されて、かかる画像をもとに光量制御可否判定する光量制御回路１２２が設けられている。光量制御回路１２２は、撮像用光源４０に接続されて、光量制御回路１２２からの信号に基づいて撮像用光源４０の光量制御が行われるようになっている。また、ＣＣＤ２８が受像した画像が入力されて、かかる画像を取捨選択する画像選択回路１２４が設けられていると共に、かかる画像選択回路１２４によって選択された画像を記憶する記憶手段としての記憶装置１２６が設けられている。

次に、このような構造とされた角膜内皮撮影装置１００において、撮像制御回路１１７が実行する角膜内皮の撮像手順の概略を図４に示し、以降、順に説明する。

先ず、Ｓ１において、被検眼Ｅに対して、装置光学系１０のＸ方向およびＹ方向の位置合わせ（ＸＹアライメント）を行う。かかるＸＹアライメント時には、固視標光源７４から照射された固視標光が被検眼Ｅに導かれる。そして、被検者にかかる固視標光を固視させることによって、被検眼Ｅの光軸方向を、観察光学系１２の光軸Ｏ１の方向と一致させることが出来る。かかる状態下で、観察用光源３０、３０から照射されて、被検眼Ｅの前眼部で反射された光束がＣＣＤ２８上に導かれる。これにより、図５に示すように、表示画面１１０上に、被検眼Ｅの前眼部が表示される。

さらに、表示画面１１０上には、例えばスーパーインポーズ信号などによって生成された、矩形枠形状のアライメントパターン１２８が、被検眼Ｅに重ねて表示される。それと共に、アライメント光源８２から被検眼Ｅに向けて照射された光束が、被検眼Ｅの前眼部で反射されて、ＣＣＤ２８に導かれることによって、表示画面１１０に、点状のアライメント光１３０として表示されるようになっている。そして、操作者は操作スティック１０８を操作することによって、装置光学系１０を駆動せしめて、アライメント光１３０がアライメントパターン１２８の枠内に入るように、装置光学系１０の位置を調節する。

また、アライメント光源８２から照射されて、被検眼Ｅの前眼部で反射された光束の一部は、ハーフミラー２６で反射されて、アライメント検出センサ８８に導かれるようになっている。なお、アライメント光源８２からは被検者に認識されない赤外光束が照射されることによって、被検者の負担が軽減されている。ここにおいて、アライメント検出センサ８８は、アライメント光１３０がアライメントパターン１２８の枠内に入ると、アライメント光１３０のＸ方向の位置とＹ方向の位置を検出することが出来るようにされている。かかるＸ方向位置とＹ方向位置は、ＸＹアライメント検出回路１１８に入力される。ＸＹアライメント検出回路１１８は、Ｘ方向の位置情報に基づいて観察光学系１２の光軸Ｏ１が被検眼Ｅの光軸に近づくようにＸ軸駆動機構１１２を駆動すると共に、Ｙ方向の位置情報に基づいて観察光学系１２の光軸Ｏ１が被検眼Ｅの光軸に近づくようにＹ軸駆動機構１１４を駆動せしめる。これにより、装置光学系１０の被検眼Ｅに対するＸＹ方向の位置合わせが行われる。なお、かかるＸＹアライメントは、撮像中も適宜のタイミングで実施される。

次に、Ｓ２において、Ｚ軸駆動機構１１６を駆動せしめて、装置光学系１０を、被検眼Ｅに対して接近する方向に前進作動せしめる。そして、観察用光源５４を発光せしめて、観察用光源５４から照射された赤外光束を、被検眼Ｅの角膜Ｃに対して斜め方向から照射すると共に、角膜Ｃから反射された光束を、ラインセンサ４４によって受光する。特に本実施形態においては、観察用光源５４から照射される光束が赤外光束とされていることから、被検者の負担が軽減されている。

そして、観察用光源５４からの赤外光束は、角膜Ｃの上皮細胞や角膜実質、角膜内皮など、角膜Ｃの各層毎に異なる反射光量をもって反射せしめられる。図６に概略的に示すように、観察用光源５４からの赤外光束Ｌは、空気と角膜Ｃとの境界面となる上皮細胞ｅでまず反射される。また、上皮細胞ｅを透過した光束の一部は角膜実質ｓや角膜内皮ｅｎで反射される。そして、上皮細胞ｅで反射された反射光束ｅ’の光量が最も多く、角膜内皮ｅｎで反射された反射光束ｅｎ’の光量は相対的に小さく、角膜実質ｓで反射された反射光束ｓ’の光量が最も小さくなる。また、前房ａは房水で満たされていることから、前房ａでは赤外光束Ｌは殆ど反射されることはない。

これらの反射光束は、ラインセンサ４４に検出されて、ラインセンサ４４には、図７のような光量分布が検出される。図７において、光量の最も多い第一ピーク部１３１は、角膜上皮からの反射光を示す。次に光量の多い第二ピーク部１３２は、角膜内皮からの反射光を示す。そして、撮像制御回路１１７は、Ｚ軸駆動機構１１６を駆動せしめて、ラインセンサ４４によって検出された角膜上皮の位置から人眼の生理学的な角膜厚みのばらつきを考慮した所定距離：Ｄ１だけ、装置光学系１０を角膜Ｃに接近する方向に前進駆動せしめる。なお、角膜上皮からの移動距離は、例えば１０００〜１５００μｍの範囲内で適宜に設定される。これにより、装置光学系１０における撮像光学系２０の合焦位置は、角膜Ｃにおける内皮細胞よりも後方に位置せしめられる。そして、かかる角膜上皮から所定距離：Ｄ１だけ後方の位置が、装置光学系１０の反転位置とされる。

次に、装置光学系１０が反転位置に位置せしめられると、Ｓ３において、Ｚ軸駆動機構１１６が反対方向に駆動せしめられて、装置光学系１０はＺ軸上で被検眼Ｅから離隔する方向に後退作動せしめられる。ここにおいて、装置光学系１０は、反転位置から後退作動が開始されて、撮像が終了するまでの間に、後退速度が変化せしめられるようになっている。図８に、装置光学系１０の後退作動における移動速度の変化を示す。

先ず、前述のように、装置光学系１０は、反転位置（図８中、Ｐ１）から、後退作動が開始される。かかる後退作動は、例えば、５００μｍ〜３０００μｍ／ｓｅｃ，より好適には２０００μｍ／ｓｅｃ前後の比較的早い速度で行われる。そして、Ｓ４において、角膜内皮細胞位置から所定距離：Ｄ２（図７参照）だけ後方の位置（図８中、Ｐ２）に到達した時点から、観察用光源３０，３０を消灯せしめると共に、撮像用光源４０の発光を開始する。なお、本実施形態においては、角膜内皮細胞からの所定距離：Ｄ２は、予め定められた、ラインセンサ４４によって検出される光量分布が第二ピーク部１３２よりもやや小さい所定の閾値となる位置からの離隔距離とされている。また、所定距離：Ｄ２の具体値としては、ラインセンサ４４の検出精度や被検眼Ｅの位置ずれ等を考慮して確実に角膜内皮細胞を捉えられるように、或る程度余裕のある値が好ましいが、所定距離：Ｄ２が大きくなると撮像用光源４０の発光時間が長くなって、被検者の負担を増加せしめることから、所定距離：Ｄ２は、２００〜５００μｍの範囲内の値が好適に採用される。

そして、装置光学系１０を比較的速い速度で後退作動せしめつつ、ＣＣＤ２８によって角膜Ｃの内皮細胞からの反射光が検出された時点（図８中、Ｐ３）から、装置光学系１０の減速が開始される。そして、Ｓ５において、光量制御可否判定が行われる。かかる光量制御可否判定は、ＣＣＤ２８によって受像された撮影像（画像）を光量制御回路１２２に入力することによって行われる。そして、光量制御回路１２２の判定結果に基づき、撮像用光源４０の撮影光量の制御が行われる。内皮細胞からの反射光の検出は、例えば、図９に示すように、ＣＣＤ２８によって撮像された画像１３３における１本以上（本実施形態においては、５本）の適当な水平線：ｌ１〜ｌ５上の画素の輝度値から、所定値以上の輝度値を有する画素の数に基づいて、角膜内皮細胞からの反射光を検出したと判定する。本実施形態においては、画像１３３における各画素の輝度値を輝度値１〜輝度値２５５の２５５階調（輝度値１が最も暗く、輝度値２５５が最も明るい）で検出し、内皮反射光のムラを考慮して、画像１３３上の５本の水平線：ｌ１〜ｌ５上の各画素の輝度値を検出する。そして、水平線：ｌ１〜ｌ５上の各画素において輝度値が２５〜２５５になる画素数をカウントする。なお、輝度値２５〜２５５は、目視で明らかな反射光を認識できる程度の光量である。そして、水平線：ｌ１〜ｌ５においてカウントされた画素数の平均値、或いは、水平線：ｌ１〜ｌ５においてカウントされた画素数のうちの最大値が、角膜内皮上での距離に換算して略３０μｍにおける反射光量と対応する位置が減速開始点（図８中、Ｐ３）とされる。

そして、Ｓ６において、ＣＣＤ２８によって検出される角膜内皮像の連続的撮像が開始される。かかる連続的撮像は、所定の時間間隔（例えば、１／３０秒）ごとにＣＣＤ２８によって受像された撮影像（画像）を画像選択回路１２４に入力することによって行われる。これにより、時間と位置が異ならされた複数の角膜像が画像選択回路１２４に入力される。そして、かかる連続的撮像と共に、画像選択回路１２４によって、入力された画像の取捨選択および記憶装置１２６への記憶が行われるようになっている。

次に、後述する比較的遅い速度に達した時点（図８中、Ｐ４）から、装置光学系１０はかかる一定の比較的遅い速度で後退作動せしめられる。そして、減速が完了した時点から、更に所定範囲（図８中、Ｐ４〜Ｐ６）に亘って、Ｓ６における連続的撮像および画像の取捨選択が行われる。なお、かかるＰ４〜Ｐ６の範囲内に、角膜内皮細胞との合焦位置（図８中、Ｐ５）も含まれることとなる。

ここにおいて、Ｓ５における減速が完了する比較的遅い移動速度は、低速で移動しつつ連続的撮像を行う範囲（図８中、Ｐ４〜Ｐ６）とＣＣＤ２８による画像の取り込み時間や撮像枚数等を考慮して適宜に決定される。例えば、低速で移動して連続的撮像を行なう範囲としては、被検眼Ｅの微動などを考慮して、２００μｍ以上の範囲が好適に採用され得る。そして、ＣＣＤ２８の画像取り込み時間が１枚あたり１／３０秒で、連続的撮像の範囲が２００μｍとすると、１０枚撮像する場合には６００μｍ／ｓｅｃ、２０枚撮像する場合には３００μｍ／ｓｅｃ、３０枚撮像する場合には２００μｍ／ｓｅｃ、４０枚撮像する場合には１５０μｍ／ｓｅｃ、５０枚撮像する場合には１００μｍ／ｓｅｃに設定される。従って、連続的撮像によって確実に角膜内皮撮影像を取得するためには、１００〜３００μｍ／ｓｅｃの速度が好適に採用される。このように、本実施形態においては、ＣＣＤ２８による画像取り込み時間が略一定とされて、装置光学系１０の移動速度が変化せしめられることによって、連続的撮像による撮像枚数が調節されているが、例えば、装置光学系１０の移動速度を一定にして、角膜内皮からの反射光の検出に基づいて、ＣＣＤ２８による画像取り込み時間の間隔を異ならせることによって、撮像枚数を調節することなどしても良いし、それら移動速度や取り込み時間の両方を制御する等しても良い。

そして、低速移動および連続的撮像の開始位置（図８中、Ｐ４）から、所定距離（例えば、本実施形態においては２００μｍ）だけ後退移動した時点（図８中、Ｐ６）で、加速が開始されて、装置光学系１０は、減速が開始される前の速度にまで加速せしめられる。なお、かかる加速開始位置の決定基準としては、移動距離のみならず、例えば、前述の角膜内皮反射光の検出手順と同様の方法に従って、角膜内皮反射光が検出されなくなった段階で加速を開始したり、撮像開始から所定時間が経過した段階で加速を開始したりしても良いし、それらを適宜に組み合わせて用いるなどしても良い。

また、装置光学系１０が加速せしめられて、減速が開始される前の比較的速い速度に達すると（図８中、Ｐ７）、Ｓ７において、被検眼Ｅの微動などを考慮して、例えば１００μｍ程度後退せしめられた後に、後退作動を停止すると共に、撮像用光源４０を消灯して、撮像を終了する（図８中、Ｐ８）。

なお、図１０から図１４に、装置光学系１０が後退移動せしめられる過程で各位置において撮像された角膜内皮細胞像を示す。先ず、図１０は、ＣＣＤ２８によって角膜内皮からの反射光が受光された付近（図８中、Ｐ３付近）における角膜内皮細胞像である。かかる位置では、画面の殆どの領域には前房相当部１３４が撮像されて、角膜内皮細胞１３６は画面右端に少し確認出来る程度である。前房相当部１３４は、照射光が前房で透過されて殆ど反射光が得られないことから、暗く撮像される。図１１は、低速移動が開始された付近（図８中、Ｐ４付近）における角膜内皮細胞像である。かかる位置では、Ｐ３付近（図１０）に比して、角膜内皮細胞１３６の左端部がより画面の左側に位置せしめられて、角膜内皮細胞１３６がより大きく撮像されている。図１２は、角膜内皮細胞との合焦位置付近（図８中、Ｐ５付近）における角膜内皮細胞像である。かかる位置において、角膜内皮細胞１３６が最も大きく撮像される。なお、画面右端には、角膜実質１３８が、角膜内皮細胞１３６よりも暗く撮像される。そして、図１３は、装置光学系１０の低速移動が終了される付近（図８中、Ｐ６付近）における角膜内皮細胞像である。かかる位置では、Ｐ５付近（図１２）に比して、角膜内皮細胞１３６の右端部が画面の左側に位置せしめられて、角膜内皮細胞１３６がより小さくなると共に、画面右端に角膜上皮１４０が撮像される。図１４は、装置光学系１０の低速移動後の加速が終了した付近（図８中、Ｐ７付近）における角膜内皮細胞像である。かかる位置では、角膜内皮細胞１３６は画面左端に僅かに撮像されるのみであり、角膜上皮１４０が大きく撮像される。このように、角膜内皮細胞像は、角膜内皮の後方から角膜内皮との合焦位置に行くに連れて、次第に大きく撮像されて、角膜内皮との合焦位置で最も大きく撮像される。そして、角膜内皮との合焦位置（内皮合焦位置）から更に後退移動せしめられるに連れて、次第に小さく撮像されることとなる。

また、図１５から図１９には、図１０から図１４の各角膜内皮細胞像における輝度分布が示されている。これら図１５〜図１９に示された輝度分布図によれば、角膜内皮細胞１３６が比較的高い輝度で撮像される一方、画像上で角膜内皮細胞１３６の左右両側に位置せしめられる前房相当部１３４と角膜実質１３８が何れも低い輝度で撮像されると共に、角膜上皮１４０が極めて高い輝度で撮像されることが明らかである。

さらに、連続的な撮影においては、上述の如く、内皮合焦位置に近づくに従って角膜内皮細胞１３６が次第に大きく撮像されることから、図１５〜図１７に示されているように、合焦位置に近づくに従って撮像の輝度が高く（撮像が明るく）なる。そして、合焦位置を過ぎると、図１７〜図１９に示されているように、撮像の輝度が一旦低下した後、急激に上昇する。即ち、角膜上皮１４０の撮像は極めて輝度が高く、内皮合焦位置を過ぎると角膜上皮１４０が次第に大きく撮像されるからである。

ここにおいて、本実施形態では、内皮合焦位置からの距離と撮像の輝度値の変化の相関性に着目して、光量制御可否判定および画像の取捨選択を自動的に実行するようになっている。

以下に、Ｓ５における光量制御回路１２２での光量制御可否判定方法について説明する。なお、本実施形態における光量制御回路１２２は、図２０にブロック図で示されているように、画像データ取得回路１４２と、輝度情報取得手段としての輝度情報取得回路１４４と、第一の撮像状態判定回路１４６と、境界位置確認回路１４８と、第二の撮像状態判定回路１５０と、第三の撮像状態判定回路１５２と、を備えている。

図２１には、Ｓ５における処理がフローチャートによって示されている。即ち、本実施形態では、光量制御回路１２２による光量制御可否判定と、撮像用光源４０の光量制御の各処理が、Ｓ５において実行される。

より詳細には、先ず、Ｓ５１において、ＣＣＤ２８によって角膜を撮影すると共に、画像データ取得回路１４２がＣＣＤ２８によって撮影された角膜撮影画像１３３の画像データを取得する。

次に、Ｓ５２において、画像データ取得回路１４２が取得した撮影画像１３３の所定領域における各画素の輝度情報を、輝度情報取得回路１４４が取得する。特に本実施形態では、図９に示されているように、撮影画像１３３の水平方向に延びる一条乃至は複数条のライン（本実施形態では、ｌ１〜ｌ５の５つの水平線）上の画素について輝度情報を取得する。これにより、後述する第一の撮像状態判定回路１４６において処理される輝度情報のデータ量を抑えて、処理速度の向上を図ることが出来る。なお、本実施形態においては画像上の左右方向に延びる水平線上に位置する画素の輝度情報を取得しているが、上下方向や斜め方向等、他の方向に延びるライン上の画素について輝度情報を取得するようになっていても良い。

次に、Ｓ５３において、輝度情報取得回路１４４で取得された輝度情報を第一の撮像状態判定回路１４６で処理して、撮影画像１３３の撮像状態を判定する。第一の撮像状態判定回路１４６は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、例えば、輝度情報取得回路１４４によって取得された撮影画像１３３の輝度情報を用いて、撮影前に予め設定された輝度値の第一閾値よりも高い輝度値を有する画素が撮影画像１３３上に存在するか否かを判定するようになっている。なお、予め設定される輝度値の第一閾値は、合焦時に角膜内皮細胞を撮影した画像の輝度値を基準として設定されている。

ここで、第一の撮像状態判定回路１４６において第一閾値よりも高い輝度の画素が検出されなかった場合には、撮影画像１３３には、角膜内皮像が撮影されていないものと推測される。それ故、撮像状態が悪い（有用ではない）画像であると評価されて、再びＳ５１の処理が行われる。

一方、第一の撮像状態判定回路１４６において第一閾値よりも高い輝度の画素が検出された場合には、撮像状態が良好であると評価される。この場合には、Ｓ５４において、撮影画像１３３上で第一閾値を超える輝度を有する画素が存在する領域と存在しない領域の境界を境界位置確認回路１４８によって検出する。すなわち、図２２に示されているように、第一閾値を超える輝度を有する画素において、水平方向で撮影画像１３３の左端に位置する画素を検出することにより、第一閾値よりも高い輝度の画素が存在する撮影画像１３３上での境界を検出することが出来る。なお、本実施形態では、図２３に示されているように、ライン上の各画素に対して画像中で左側から何番目の画素であるかを示す位置番号（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・Ｘｎ）が付されており、図２２に示されているように、撮影画像上において第一閾値（Ｌａ）よりも高い輝度を有する画素のうちで最左端に位置する画素の位置番号（Ｘａ）を取得することによって、上記境界を特定することが出来るようになっている。

そして、Ｓ５５において、検出された境界（図２２，２３におけるＸａ）上に位置する画素が、予め設定された画像上の領域（図２２におけるＲｌ）の範囲内に位置せしめられているかどうかを、第二の撮像状態判定回路１５０で判定する。これによって、角膜構造の中で前房ａと角膜内皮ｅｎの撮影画像１３３上での境界を検出して、角膜内皮ｅｎの撮像の画像上での左右方向位置を判定することが出来る。

ここで、第二の撮像状態判定回路１５０によって境界（図２２におけるＸａ）上に位置する画素が所定の領域（図２２におけるＲｌ）の範囲内に位置せしめられていないと判定された場合には、再びＳ５１の処理が行われる。

一方、第二の撮像状態判定回路１５０によって境界（図２２におけるＸａ）上に位置する画素が所定の領域（図２２におけるＲｌ）の範囲内に位置せしめられていると判定された場合には、Ｓ５６において、輝度情報取得回路１４４で取得された輝度情報を第三の撮像状態判定回路１５０で処理して、撮影画像１３３の撮像状態をさらに判定する。第三の撮像状態判定回路１５２は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、例えば、輝度情報取得回路１４４によって取得された撮影画像１３３の輝度情報を用いて、撮影前に予め設定された輝度値の第二閾値（例えば、本実施形態においては輝度値２５０；図２２におけるＬｂ）よりも高い輝度値を有する画素が撮影画像１３３上に存在するか否かを判定するようになっている。

ここで、第三の撮像状態判定回路１５２において第二閾値よりも高い輝度の画素が検出されなかった場合には、撮影画像１３３は、飽和輝度のない良好な画像であると評価されて、Ｓ５７における、撮像用光源４０の減光は行われない。

一方、第三の撮像状態判定回路１５２において第二閾値よりも高い輝度の画素が検出された場合には、撮影画像１３３は、飽和輝度のある撮像状態が悪い（有用ではない）画像であると評価されて、Ｓ５７において、第三の撮像状態判定回路１５２の結果に基づいた撮像用光源４０の減光が行われる。

撮像用光源４０の減光方法としては、撮像用光源４０の発光時間を短くしたり、ＰＷＭによる制御を行ったり、ＣＣＤ２８の感度を下げたりすること等により行われる。

以上より明らかなように、第一〜第三の撮像状態判定回路１４６，１５０，１５２を含んで、本実施形態における画像評価手段が構成されている。また、本実施形態では、第一〜第三の撮像状態判定回路１４６，１５０，１５２によって画像の撮像状態を評価すると共に、評価結果に基づいて撮像用光源４０の光量を制御するようになっている。

さらに、Ｓ６における画像選択回路１２４での画像の取捨選択方法については、本出願人による特願２００６−２９８４５７号を参照されたい。

このような構造とされた角膜内皮撮影装置１００においては、角膜像を連続的に撮像することによって、合焦状態に至るまでの角膜内皮細胞画像そのものからの輝度情報を取得するため正確な輝度情報の検出を可能とし、さらに、撮影画像における撮像状態の評価結果に基づいて光量制御を行うため、正確な光量制御が可能である。

さらに、本実施形態では、特定の水平線：ｌ１〜ｌ５上に位置する画素の輝度値を利用することにより、撮影画像の撮像状態を迅速に評価することが出来るとともに、複数条の水平線：ｌ１〜ｌ５上に位置する画素の輝度値を利用することにより、撮像状態を高精度に評価することが出来る。

以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様で実施可能であり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

例えば、前記実施形態においては、光量制御可否判定を行った後に連続的撮像が開始されているが、連続撮像により得られる各撮影画像において光量制御可否判定を行い、適宜のタイミングで撮像用光源４０の光量制御を行うようにしても良い。これにより、さらにより精度の高い角膜内皮細胞像を得ることができる。

また、Ｓ５６において、撮影前に予め設定された輝度値の第二閾値よりも高い輝度値を有する画素が撮影画像１３３上に存在するか否かを判定し、Ｓ５７において、撮像用光源４０の減光を行っているが、前記実施形態に具体的に示されたものに限定されるものではない。

例えば、第一閾値Ｌａ、第二閾値Ｌｂ、第一閾値Ｌａを超える輝度値を有する画素における平均輝度値（図１７におけるＢｒ）を利用することにより、撮像状態を評価することもできる。即ち、Ｓ５６において、第一閾値Ｌａ及び第二閾値Ｌｂ、平均輝度値Ｂｒとの関係を求める。Ｓ５７において、Ｓ５６の結果に基づいて撮像用光源４０の光量制御を行う。具体的には、｜Ｌｂ−Ｂｒ｜＞｜Ｂｒ−Ｌａ｜となる場合には、撮像用光源４０の増光が行われ、Ｂｒ＞Ｌｂとなる場合には、撮像用光源４０の減光が行われる。｜Ｌｂ−Ｂｒ｜＜｜Ｂｒ−Ｌａ｜となる場合には、撮像用光源４０の光量制御は行わない。これにより、より適切な光量制御を可能とし、精度の高い角膜内皮細胞像を得ることができる。

また、前記実施形態においては、撮影画像１３３上の特定の水平線：ｌ１〜ｌ５上に位置する画素の輝度値を利用することにより、撮影画像１３３の撮像状態を評価しているが、撮影画像１３３上の角膜内皮細胞像全体の平均輝度値を算出することにより撮像状態を評価することもできる。

さらに、前記実施形態においては、画像評価手段として第一〜第三の撮像状態判定回路１４６，１５０，１５２を採用しているが、画像評価手段としては、画像上の所定領域に位置する画素の輝度情報を利用したものであれば良い。

本発明の一実施形態としての光学系を説明するための説明図。 本発明の一実施形態としての角膜内皮撮影装置を説明するための説明図。 図１に示した光学系に接続される制御回路等を説明するための説明図。 角膜内皮撮影装置の撮影手順を示すフローチャート。 表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。 角膜各層における反射光束を説明するための説明図。 光量検出手段によって検出される光量分布を示す説明図。 装置光学系の移動速度を変化を示す説明図。 角膜内皮反射光の検出方法および光量制御可否判定方法を説明するための説明図。 図８中、Ｐ３の位置に相当する角膜内皮細胞像。 図８中、Ｐ４の位置に相当する角膜内皮細胞像。 図８中、Ｐ５の位置に相当する角膜内皮細胞像。 図８中、Ｐ６の位置に相当する角膜内皮細胞像。 図８中、Ｐ７の位置に相当する角膜内皮細胞像。 図１０に示された角膜内皮細胞像の輝度分布を示す説明図。 図１１に示された角膜内皮細胞像の輝度分布を示す説明図。 図１２に示された角膜内皮細胞像の輝度分布を示す説明図。 図１３に示された角膜内皮細胞像の輝度分布を示す説明図。 図１４に示された角膜内皮細胞像の輝度分布を示す説明図。 光量制御回路を示すブロック図。 光量制御可否判定手順を示すフローチャート。 内皮合焦画像の輝度分布波形と閾値設定を説明するための説明図。 光量制御可否判定方法を説明するための説明図。 角膜各層の構造を説明するための説明図。

符号の説明

１０：装置光学系、１２：観察光学系、１４：撮像照明光学系、１６：位置検出光学系、１８：位置検出照明光学系、２０：撮像光学系、２８：ＣＣＤ、３０：観察用光源、４０：撮像用光源、４４：ラインセンサ、５４：観察用光源、６４：固視標光学系、６６：アライメント光学系、７４：固視標光源、８２：アライメント光源、８４：アライメント検出光学系、８８：アライメント検出センサ、１１０：表示画面、１２２：光量制御回路、１２４：画像選択回路、１２６：記憶装置、１３３：画像、１４２：画像データ取得回路、１４４：輝度情報取得回路、１４６：第一の撮像状態判定回路、１４８：境界位置確認回路、１５０：第二の撮像状態判定回路、１５２：第三の撮像状態判定回路

Claims (5)

1. スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、該スリット光束による該被検眼の角膜からの反射光束を受光して角膜像を撮像する撮像素子を備えた撮像光学系とを備え、前記照明光学系および前記撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させ複数の角膜像を撮像する角膜内皮撮影装置において、
   撮影画像において所定領域における輝度情報を取得する輝度情報取得手段を設けると共に、前記輝度情報取得手段によって取得される輝度情報に基づいて該撮影画像における撮像状態を評価する画像評価手段を設け、前記輝度情報取得手段および前記画像評価手段による結果に基づいて前記照明光源の光量を制御する光量制御手段を設け、
   前記輝度情報取得手段および前記画像評価手段により角膜内皮の境界が検出され、かつ、角膜上皮が検出されない撮影画像を取得した場合に、当該撮影画像に基づいて前記光量制御手段による光量制御を行うか否かの可否判定が行なわれることを特徴とする角膜内皮撮影装置。
2. 前記輝度情報取得手段が、画像上の少なくとも一条の直線上に位置する画素の輝度情報を取得する請求項１に記載の角膜内皮撮影装置。
3. 前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて予め設定された輝度の閾値よりも高い又は低い輝度を有する画素の数を求める撮像状態判定手段を含んで構成されている請求項１又は２に記載の角膜内皮撮影装置。
4. 前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて画像上における角膜内皮の水平方向位置を検出する撮像状態判定手段を含んで構成されている請求項１乃至３に記載の角膜内皮撮影装置。
5. 前記画像評価手段が、前記輝度情報取得手段によって取得される画素の輝度情報に基づいて画像上における角膜内皮像の平均輝度値を算出する撮像状態判定手段を含んで構成されている請求項１乃至４に記載の角膜内皮撮影装置。