JP6090977B2 - 眼科用検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科用検査装置に関する。より詳細には、前眼部の検査に利用される眼科用検査装置に関する。

眼科用検査装置の一例として、従来、角膜細胞を観察・撮影する装置が開発されている。この装置においては、観察・撮影光学系と被検眼の位置合わせ（ＸＹＺアライメント）が重要であり、例えば、装置に取り付けられた顔当て部に被検者の額や顎を接触させて、顔が動かないように支持した後、被検眼に対して撮影光学系や観察光学系の光軸の位置合わせが行われる。

観察対象部位を変えながら観察（検査）を行う場合、撮影光学系や観察光学系の光軸と被検眼の視軸（視方向）との間の角度を変更する処理が行われる。例えば、下記特許文献１及び２には、装置内に備えられた複数の固視灯の中から選択した所定の固視灯を点灯させ、この点灯した固視灯を被検者に固視するように指示するという処理を、点灯する固視灯を変更しながら繰り返し行うことで、光軸に対する視軸を変化させながら被検部位の観察を行う装置が開示されている。

しかし、上記特許文献１及び２に記載された装置によれば、複数個の固視灯の設置位置が固定されているので、予め定められた部位しか観察できず、被検部位を任意に変更することができない。また、被検部位を変更する都度、被検者は異なる固視灯に視線を移して固視する必要があるが、顔を正面に固定したままで視線を正面以外の方向に固定し続けるのは困難な場合もあり、検査中に被検者の視方向が変化するおそれがある。

そこで、下記特許文献３には、被検者の視方向を固定させたまま、光学系を移動させることで、被検眼の視軸に対する光学系の光軸の角度を変更し、被検部位を任意に変更することのできる装置が開示されている。

特開平７−０８８０８６号公報 特開平７−１００１１１号公報 特開２００９−２９１５１６号公報

特許文献３に開示された装置によれば、固定されたスタンドボックス内に固視灯が設置されており、被検者は常時この固視灯に視線を向けておくことで、視方向が固定化される。そして、光学系を上下左右前後方向に移動させ、或いは所定点を中心に回転移動させることで、光軸と視軸のなす角度が変化して被検部位を任意の位置に設定することができる。

しかし、この装置では、被検者が点灯された固視灯に視線を向け続けている場合には、視方向が固定化されるために正確に被検部位を観察することができるが、仮に観察中に被検者が視方向を変化させてしまったとしても、そのことを装置側で認識することはできない。このため、被検部位とは異なる部位が観察されているにも関わらず、得られた画像が被検部位の画像であるとして誤って記録されてしまうということが起こり得る。

確かに、被検者にとって、正面に点灯している固視灯を見続けること自体は特に困難なことではない。すなわち、被検者が視方向を常に固定し続けてくれさえすれば、特許文献３に記載の装置によって正しく観察対象部位を観察できる。しかし、同装置は、その固視灯を見続けている間に光学系が移動する構成であり、正面の固視灯を凝視している間に光学系が回転移動し、例えば右上方付近において光学系の装置が移動していることが視野に入ると、被検者が思わずその装置の方向に視線を移動させてしまう可能性は否定できない。また、移動後であっても、光学系が斜め前方に位置していると、思わずそちらの方向を見てしまうという心理が被検者に働く可能性もある。

つまり、たとえ正面に固定された固視灯が配置されているとしても、そのことのみをもって、検査中に被検者が常時その固視灯を見続けてくれていることが完全に保証されるわけではない。このため、被検部位が正しく観察されているかどうかについて、装置側で把握する必要性が存在する。

本発明は、上記の問題点を鑑み、予め設定された被検部位を正しく観察できているかどうかを装置側で検出可能な眼科用検査装置を実現することを目的とする。

上記目的を達成すべくなされた本発明は、被検者の被検眼を検査するための眼科用検査装置であって、
前記被検眼の前眼部を観察する前眼部観察光学系を含む検査光学系と、
指定された検査条件に基づいて前記検査光学系を回転移動させる光学系移動機構と、
前記検査条件の下で、前記前眼部観察光学系において観察された前記被検眼の前眼部画像から得られる情報に基づいて、観察された前記被検眼の眼軸と前記検査条件の下での前記前眼部観察光学系の光軸との間の角度である観察相対角を算定する観察相対角算定部と、前記被験者の前記被検眼とは反対眼で固視可能な位置に配置された外部固視灯を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、検査条件下での観察時における被検眼の眼軸と前眼部観察光学系の光軸のなす角度である観察相対角を、観察相対角算定部によって算定できる。このため、検査条件下で本来眼軸と光軸がなすべき角度と前記観察相対角の比較を行うことができるようになり、この比較結果に基づいて、観察時に被検者が視方向を正しく固定できていたかどうかを装置側で判断することが可能となる。

また、反対眼によって固視可能な外部固視灯を備えることで、被験者は視方向を容易に固定化しやすくすることができる。

特に、この外部固視灯は、前記光学系移動機構の回転移動の開始前から完了後までの間にわたって、前記被験者の前記被検眼とは反対眼で固視可能な位置に配置されているものとするのが好適である。

被検眼の正面に検査光学系が位置している状態から、当該検査光学系が回転移動すると、被験者は被検眼を向ける目標を失ってしまう。このため、操作者が被験者に対して視方向を固定するように指示したとしても、思わず検査光学系を見てしまうことで、視方向が変動する可能性がある。本装置によれば、視方向が正しく固定できているかを検証することができるため、仮に変動していたとしても、補正や警告を発した後、再検査等を行うことで、被検部位とは異なる箇所が知らないうちに撮影されてしまうというおそれは少ない。

しかし、これに加えて、上記構成のように反対眼によって固視可能な外部固視灯を備えることにより、被験者の視方向が変動する可能性を低減することが可能となる。よって、この構成を組み合わせることで、被験者に対して再検査を行わせる必要性を少なくすることができる。

ここで、外部固視灯は、反対眼によって無限遠視できる構成とするのが好適である。外部固視灯が被検眼に極めて近い位置に存在する場合、輻輳が生じて、被検眼の視方向を目標とする方向に移動させるのが難しいことがある。このため、外部固視灯ができるだけ遠くに存在するように反対眼に視覚的に感じさせて、被検眼と反対眼の双方の視方向をほぼ平行にさせる。これにより、被験者は、反対眼で外部固視灯を固視することで、被検眼も正面をまっすぐ見続けることができ、視方向を固定させやすくなる効果が高まる。

このとき、前記観察相対角算定部は、前記前眼部画像上に表示されるプルキンエ像の相対位置に基づいて前記観察相対角を算定する構成とすることができる。

より具体的には、一例として、前記観察相対角算定部が、前記前眼部画像より瞳孔の中心位置を読み取ると共に、当該瞳孔の中心位置と前記プルキンエ像の相対位置関係に基づいて前記観察相対角を算定する構成とすることができる。

また、本発明に係る眼科用検査装置は、上記の特徴に加えて、
前記被検眼の被検部位の位置の指定を受け付ける位置指定部と、
前記検査光学系を所定の基準位置から前記検査条件を充足する位置に移動を完了させる迄の間の、前記被検眼の視方向の変化の有無を検出する視方向変化検出部と、
指定された前記被検部位の位置情報に基づいて、前記被検部位の検査時に満たすべき前記被検眼の視軸と前記前眼部観察光学系の光軸の間の角度を回転角として算定する回転角算定部と、を有し、
前記観察相対角算定部は、前記基準位置での前記観察相対角を基準観察相対角として算定すると共に、前記検査条件を充足する位置での前記観察相対角を移動後観察相対角として算定し、
前記視方向変化検出部は、前記基準観察相対角と前記回転角に基づいて、前記検査条件下での前記被検眼の眼軸と前記前眼部観察光学系の光軸がなす理論的な角度を理論相対角として算定すると共に、前記移動後観察相対角と前記理論相対角の比較結果に基づいて前記被検眼の視方向の変化の有無を検出することを別の特徴とする。

上記構成によれば、観察相対角算定部によって、基準位置における観察相対角、すなわち、基準位置における眼軸と前眼部観察光学系の光軸がなす角度が基準観察相対角として得られる。このため、回転角算定部によって算定された回転角と、前記基準観察相対角に基づいて、指定された前記被検部位を撮影する際に満たすべき、被検眼の眼軸と前眼部観察光学系の光軸がなす角度（理論相対角）を、理論的に算出することができる。そして、観察相対角算定部は、移動後においても観察相対角（移動後観察相対角）を算定する構成である。従って、この移動後観察相対角と理論相対角とを比較することで、検査光学系が基準位置から検査条件充足位置への移動を完了する迄の間に、被検眼の視軸の向き（視方向）が変化したか否かを検出することが可能となる。

ここで、前記観察相対角算定部は、前記基準位置において前記前眼部観察光学系の光軸を前記被検眼の前記視軸と同じ向きにした状態で前記基準観察相対角を算定する構成とすることができる。

特にこの場合、観察相対角算定部は、被検眼の眼軸と視軸のずれ角を、基準観察相対角として算定することが可能となる。

被検眼の正面に前眼部観察光学系を配置して、当該光学系をまっすぐ見るように指定、すなわち、被検眼の視軸の向きを前眼部観察光学系の光軸の向きに一致させた場合であっても、もともと存在する視軸と眼軸のズレや、輻湊（両眼視状態）の発生、斜視の存在、或いは瞳孔が厳密な真円ではないこと等に由来して、眼軸が当該光学系の光軸に平行とならず、一定の角度を有する場合が想定される。この角度は、被検眼毎に異なる態様として現れる。このため、上記構成によれば、この被検眼毎の特徴を考慮して、被検眼の視方向の変化の有無を判定することができる。

また、本発明に係る眼科用検査装置は、上記の特徴に加えて、
前記検査光学系の補正変位角度を算定して前記光学系移動機構に与える補正条件設定部を備え、
前記視方向変化検出部は、前記移動後観察相対角が前記理論相対角から所定値以上離れている場合には、前記補正条件設定部に補正指示を与え、
前記補正条件設定部は、前記移動後観察相対角を前記理論相対角に等しくするために必要な前記補正変位角度を算定することを特徴とする。

検査光学系の移動中に被検眼の視方向に変化があった場合、検査条件充足位置に移動された検査光学系によって映し出される被検眼の画像は、本来の被検位置とは異なる位置のものとなってしまう。しかし、上記構成によれば、視方向の変化が検出されると、自動的に当該変化を打ち消すための補正変位角度が補正条件設定部によって算定されるため、この補正変位角度に応じて検査光学系を回転させることで、正しく被検位置が撮影対象となるように自動補正することが可能となる。

また、本発明に係る眼科用検査装置は、上記の特徴に加えて、
前記検査光学系は、前記前眼部観察光学系に加えて、照明光によって前記被検眼の前眼部を斜め前方から照明する照明光学系、及び前記被検眼の前眼部で前記照明光が反射された反射光を受光する撮影光学系を備え、
前記前眼部観察光学系の光軸は、前記照明光学系の照明光軸と前記撮影光学系の撮影光軸との交差角を二分する方向の軸であり、
前記撮影光学系は、前記検査条件に基づく前記光学系移動機構による前記検査光学系の移動完了後に前記被検眼を撮影し、
前記観察相対角算定部は、前記撮影光学系が前記被検眼を撮影した時点における前記移動後観察相対角の算定が可能な構成であることを別の特徴とする。

上記構成によれば、撮影光学系によって撮影された画像が被検位置を正しく撮影したものであるかどうかを、装置側において認識することが可能となる。なお、前記前眼部観察光学系の光軸の方向は、前記照明光学系の照明光軸と前記撮影光学系の撮影光軸との交差角を必ずしも二等分する方向である必要はない。

また、本発明に係る眼科用検査装置は、上記の特徴に加えて、
前記検査条件が複数設定された場合、前記検査条件毎に順次前記光学系移動機構による移動処理と前記撮影光学系による撮影処理が行われ、
前記回転角算定部は、前記検査条件毎に前記回転角を算定し、
前記観察相対角算定部は、前記検査条件毎に、前記撮影光学系が前記被検眼を撮影した時点における前記観察相対角の算定が可能であり、
前記視方向変化検出部は、前記検査条件毎に前記理論相対角を算定すると共に、前記検査条件毎に前記理論相対角と前記移動後観察相対角との比較が可能な構成であることを別の特徴とする。

上記の構成によれば、複数の被検位置を指定して連続的に検査する場合において、当該複数の被検位置が夫々正しく撮影できているかどうかを、個別に判断することが可能となる。

本発明によれば、被検眼の眼軸と前眼部観察光学系の光軸とがなす観察相対角が装置側で認識できるため、検査条件下で本来眼軸と光軸がなすべき角度と前記観察相対角の比較を行うことができるようになり、この比較結果に基づいて、観察時に被検者が視方向を正しく固定できていたかどうかを装置側で判断することが可能となる。

本発明に係る眼科用検査装置の一実施形態の模式的側面図である。 前記眼科用検査装置の一実施形態の模式的正面図である。 前記眼科用検査装置の本体部のθｙ回転移動を模式的に示す側面図である。 前記本体部のθｘ回転移動を模式的に示す平面図である。 前記眼科用検査装置を被験者側から見たときの模式的斜視図である。 前記眼科用検査装置の一実施形態を示す模式的側面図である。 前記本体部に内蔵された光学系を説明するための光路図である。 被検眼の模式的正面図及び断面図である。 前記本体部の制御系の構成を示す概念的ブロック図である。 前記眼科用検査装置を用いて被検部位の検査を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。 基準アライメント完了時における観察相対角を説明するための概念図である。 本体部の回転移動によるプルキンエ像の変化を説明するための概念図である。

本発明に係る眼科用検査装置（以下、適宜「本装置」という。）の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面において、実際の寸法比と図面上の寸法比は必ずしも一致するものではない。

［外観の構成］
図１及び図２は、本装置の一実施形態の外観を示す概念図であり、図１は側方から見たときの図面、図２は正面から見たときの図面である。

本装置１は、ＸＹＺ架台（三軸架台ともいう。）３に搭載された本体部５を備え、この本体部５内に観察・撮影用の光学系部材が収納されている。本実施形態では、本装置１が角膜内皮細胞の撮影を行うための装置であるものとして説明する。

本体部５は、支持枠７に支持された状態でＸＹＺ架台３に搭載されている。ＸＹＺ架台３は基台１１を有し、この基台１１上にＸ軸方向にスライド可能なＸテーブル１３が形成されている。そして、このＸテーブル１３上には、Ｚ軸方向にスライド可能なＺテーブル１５が形成され、更にこのＺテーブル１５上にはＹ軸方向にスライド可能なＹテーブル１７が形成されている。なお、この各テーブルの配置方法は、図１の形態に限られるものではない。

図１に示すように、本実施形態では、被検者から見て左右方向を「Ｘ軸方向」、上下方向（鉛直方向）を「Ｙ軸方向」、前後方向を「Ｚ軸方向」と規定する。つまり、Ｘテーブル１３は左右方向にスライド可能であり、Ｚテーブル１５は前後方向にスライド可能であり、Ｙテーブル１７は鉛直方向に昇降可能である。各軸方向の移動機構は、送りネジ方式等の公知の機構を採用することができる。

また、Ｚ軸方向に関し、本装置１から見て被検者側を「前方」、その反対側を「後方」と記載する。

図１に示すように、本装置１は、被検者１０が額当て部３３に額を当て、更に顎乗せ台３５に顎を乗せることで、被検者１０の顔を固定した状態で利用される。本体部５内には後述する光学系（検査光学系）が備えられており、この光学系に含まれる発光素子からの放射光が照明レンズ４３を介して被検眼２に照射される。そして、この光が、被検眼２の前眼部にて反射され、その反射光が撮影レンズ４１を介して本体部５内の光学系に取り込まれて、後述する処理が行われる。なお、図１において、撮影レンズ４１を含む撮影光学系の光軸を符号５１として表し、照明レンズ４３を含む照明光学系の光軸を符号５３として表している。

額当て部３３は、支持部材３４に固定されている。この支持部材３４は基台１１
に固定されており、後述するように、フレキシブルチューブ３２を介して外部固視灯３６が取付けられる（図５参照）。

更に、図１には図示していないが本体部５内には前眼部２を撮影するための前眼部撮影レンズが備えられており、このレンズを介しても放射光が被検眼２に照射される。この前眼部撮影レンズについては図７を参照して後述される。

本実施形態では、支持枠７がＵ字フレーム形状を示す構造であり、本体部５をＸ軸の回りに回転可能に支持している。より具体的にいえば、本装置１は、支持枠７の前方（被検者１０側）に設定された基準点３１を中心とした公転動作が可能となっている。この基準点３１は、後述する検査光学系の光学基準軸上に設定されており、Ｚ軸もこの基準点３１を通るように設定されている。

支持枠７の側面には、基準点３１を中心とした円弧形状のガイド溝９が形成されている。また、本体部５から外方に突出した複数の案内部材１９が備えられており、この案内部材１９は、ガイド溝９の縁に接しながら移動することができる。そして、本体部５には、基準点３１を中心とした円弧形状のラック２１が形成されている。支持枠７にはＹ回転駆動部２３が設けられており、このＹ回転駆動部２３によって回転駆動されるピニオンギア２５がラック２１に咬合している。Ｙ回転駆動部２３からの制御によってピニオンギア２５を回転駆動することにより、基準点３１を左右方向に通過するＸ軸の回りに本体部５を回転移動させることができる。これにより、本体部５をＹ軸方向（鉛直方向）に振ることができる（θｙ回転移動）。

図３は、本体部５における上記Ｘ軸回りのＹ軸方向への回転移動（θｙ回転移動）を模式的に示した側面図である。本体部５の位置を区別するために、位置に応じて異なる符号を付している（５ａ，５ｂ，５ｃ）。太い実線で示された本体部５ａは、被検眼２と同じ高さに位置している状態を表している。また、細い二点鎖線で示された本体部５ｂは、本体部５ａよりも高い位置に移動した状態を表しており、同様に細い二点鎖線で示された本体部５ｃは、本体部５ａよりも低い位置に移動した状態を表している。

再び図１に戻り、支持枠７は、更に基準点３１を通過するＹ軸の回りにも回転可能に構成されている。具体的には、Ｙテーブル１７に連結されて前方に延びた延長板部１８にＸ回転駆動部２７が設けられている。そして支持枠７の前部がＸ回転駆動部２７の回転軸部２８と連結されている。本体部５が移動して撮影状態のときに、この回転軸部２８は基準点３１を通過するＹ軸に共通化されている。この構成により、基準点３１を上下（鉛直）方向に通過するＹ軸の回りに本体部５を回転移動させることができる。より具体的には、本体部５を、基準点３１に向かうＺ軸を中心振り分けとして水平面上を左右（Ｘ軸方向）に旋回移動させることができる（θｘ回転移動）。

図４は、本体部５における上記Ｙ軸回りのＸ軸方向への回転移動（θｘ回転移動）を模式的に示した平面図である。図３と同様に、本体部５の位置を区別するために、位置に応じて異なる符号を付している（５ｄ，５ｅ，５ｆ）。なお、図４では、位置関係を明瞭化するために、上から見た場合に被検者１０や本体部５によって隠れる領域を有する、基台１１，Ｘテーブル１３，Ｚテーブル１５についても意図的に図示している。なお、図４には、被検眼２とは逆の反対眼８によって固視されるための外部固視灯３６を併せて図示している。

図４において、太い実線で示された本体部５ｄは、被検眼２に向かう方向とＺ軸が一致する状態を表している。また、細い二点鎖線で示された本体部５ｅは、本体部５ｄを基準にして被検者１０から見て左側に振った状態を表しており、同様に細い二点鎖線で示された本体部５ｆは、本体部５ｄを基準にして被検者１０から見て右側に振った状態を表している。

以上にて説明したように、本体部５のＸ軸回りのＹ軸方向への回転駆動はＹ回転駆動部２３によって自動的に行われ、Ｙ軸回りのＸ軸方向への回転駆動はＸ回転駆動部２７によって自動的に行われる。

図５は、本装置１を被験者１０側から見たときの模式的斜視図である。また、図６は、図１と同様に、本装置１を被験者１０の側方から見た時の模式的正面図である。なお、図６では、説明の都合上、外部固視灯３６に関連する箇所以外の図示を省略している。

上述したように、支持部材３４は基台１１に固定されており、この支持部材３４に額当て部３３が固定されている。なお、顎乗せ台３５は支持部材３４と連結されると共に、Ｙ方向の高さ位置の調整が可能な態様で固定されている。

本実施形態では、支持部材３４が逆Ｕ字形状を示しており、Ｘ方向に延伸する箇所に連結部材３０を介してフレキシブルチューブ３２が取付けられている。そして、このフレキシブルチューブ３２の先端に外部固視灯３６が取付けられている。

フレキシブルチューブ３２は、一方の先端の位置を自在に調整することのできるチューブであり、その内部には電源供給用のケーブルが含まれている。この先端に外部固視灯３６が取付けられることで、本装置１は、外部固視灯３６の位置を操作者によって自在に動かすことができる構成である。図４及び図６に示すように、この外部固視灯３６は、被験者の被検眼２ではなく、その反対眼８によって固視されるために設置されている。

また、この外部固視灯３６は、反対眼８によって無限遠視が可能な構成である。

［光学系の構成］
次に、図７を参照して本体部５に内蔵される光学系（検査光学系）の詳細な説明を行う。図７は、本体部５に内蔵された光学系の光路図である。なお、図７の構成は、あくまで一実施形態を示すものであり、この構成に限定されるものではない。例えば、後述するように、本体部５内の各光学系にはミラー６９，７１及び７２が備えられているが、これらのミラーは本体部５の構成をできる限りコンパクトな構成とするために配置されたものであって、必ずしもこれらのミラーを備えることが必須要件というわけではない。

図７に示すように、本実施形態の本装置１は、本体部５内に撮影光学系５２，照明光学系５４，前眼部観察光学系５６，アライメント指標投影光学系５８を備えている。

図７によれば、照明光学系の光軸５３（以下、「照明光軸５３」と略記）と、撮影光学系の光軸５１（以下、「撮影光軸５１」と略記）とが交差しており、この交点が撮影光学系５２の合焦点４０に対応する（「合焦」についての説明は後述する）。また、前眼部観察光学系の光軸５５（以下、「観察光軸５５」と略記）が、照明光軸５３と撮影光軸５１のなす角を二分する位置となるように各光学系が配置されており、この観察光軸５５が本体部５内の光学系の光学基準軸５０に対応する。

撮影光学系５２は、照明光学系５４より放射された光が、前眼部２の角膜面４で反射された光を受光する光学系である。より具体的には、照明光軸５３と撮影光軸５１の交点、すなわち前記合焦点４０を被検眼２の角膜面４上に一致させるとき、当該角膜面４で反射した光が撮影光学系５２の光路を介して撮像装置６２で受光される。従って、本装置１では、角膜面４での反射光を撮像装置６２で受光すべく、ＸＹＺ架台３をＺ方向に移動させることにより、合焦点４０を被検眼２の被検部位に一致させる。この動作を「合焦」と呼ぶ。

合焦点４０及び基準点３１は、いずれも光学基準軸５０上に位置するように設定されており、基準点３１は、合焦点４０よりもＺ軸方向に関して前方に位置している。そして、この基準点３１と合焦点４０の間の距離は、一般的な角膜の曲率半径Ｒ（図８（ｂ）参照）に対応させている。なお、図８は、被検眼を模式的に示した図面であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が断面図（Ａ１−Ａ２線断面）に対応している。

合焦点４０を被検眼２の角膜面４に位置合わせしたとき、すなわち「合焦」がなされたとき、本装置１における基準点３１が被検眼２の角膜の曲率中心２０の位置に一致するように設定されている（図８（ｂ）参照）。よって、基準点３１を曲率中心２０に一致させた状態の下で、本体部５（すなわち光学系）を、基準点３１を中心にＸ軸回り或いはＹ軸回りに回転移動させた場合、合焦点４０は、被検眼２の角膜面４に沿って円弧状に移動する。

再び図７に戻り、前眼部観察光学系５６は、被検眼２の前眼部を観察するための撮像装置６１（ここではテレビカメラとする。）を有する光学系である。前眼部観察光学系５６は、被検眼２の角膜面４におけるアライメント指標光の反射像である輝点（プルキンエ像）を撮像装置６１が受像することにより、前眼部の角膜頂点位置を検出することができるように構成されている。

アライメント指標投影光学系５８は、前眼部観察光学系５６の観察光軸５５に沿って被検眼２にアライメント指標光を照射する光学系である。ここで、アライメント指標光とは、観察光軸５５（これは光学基準軸５０でもある。）を被検眼２の角膜頂点に位置合わせするために用いられる光を指す。

以下、各光学系の構成の詳細について説明する。

照明光学系５４は、角膜照明用光源としての高輝度ＬＥＤ素子６３を有し、この高輝度ＬＥＤ素子６３から放射された光が集光レンズ６５を透過してスリット６７を背後から照射する。このスリット光はミラー６９で反射された後、照明レンズ４３によって被検眼２の角膜面４に結像させられる。

本実施形態における撮影光学系５２は、角膜内皮細胞を撮影するための撮像装置６２（ここではテレビカメラとする。）を有している。図７に示されるように、本実施形態では、撮影光学系５２で得られる像を受像する撮像装置６２は、前眼部観察光学系５６で得られる像を受像する撮像装置６１とは別個の撮像装置である。

被検眼２の角膜面４において反射された照明光学系５４からの前記スリット光は、撮影レンズ４１を透過してミラー７１で反射された後、スリット７３の位置で結像される。そして、この結像された光が、リレーレンズ７５を透過した後、ミラー７２にて反射されて撮像装置６２によって受光される。

アライメント指標投影光学系５８は、アライメント指標光の光源としてのＬＥＤ８１を備えている。このＬＥＤ８１からの近赤外光は、ミラー８７にて方向を変え、集光レンズ８９によって平行光とされ、ハーフミラー９１によって被検眼２の前眼部にその正面から照射される。アライメント指標光の被検眼２の角膜面４における反射像であるプルキンエ像は、ハーフミラー９１，可視光カットフィルタ９２及び前眼部撮影レンズ９３を透過して撮像装置６１に送られる。

この撮像装置６１は、撮影光学系５２及び照明光学系５４の前部（被検者１０側）に固定配置された前眼部照明用の赤外ＬＥＤ８２からの照明によって照明された被検眼２の前眼部像も撮影している。撮像装置６１で撮影された画像は、所定の表示処理が施された後、モニタ１１０へと送られる（図９参照、なお図９についての説明は後述する）。モニタ１１０では、前眼部観察光学系５６で撮影されている前眼部像が、ＬＥＤ８１からの放射光の反射像たるプルキンエ像と共に表示される。このプルキンエ像が撮像装置６１の表示画面の画面上の所定の位置（光学基準軸５０に対応する位置）に達するように、ＸＹＺ架台３をＸＹ方向に移動させることで、光学基準軸５０を角膜頂点に一致させる。この動作を「アライメント動作」と呼ぶ。このアライメント動作は、撮像装置６１上において、その中央位置にプルキンエ像が出現されるように自動的に行われるものとしてよい。

固視標投影光学系５９は、被検者１０に対して被検眼２を固視させるための指標光を発する基準固視灯８３、及びこの基準固視灯８３からの指標光をアライメント指標投影光学系５８の光路に沿わせるためのコールドミラー８５（可視光反射・赤外光透過ミラー）を備えている。コールドミラー８５で反射された指標光は、ミラー８７で光路が変更され、集光レンズ８９によって平行光とされて被検眼２に投影される。従って、この基準固視灯８３を固視する被検者１０は、遠方視することとなる。この基準固視灯８３は、後述する「基準位置」における被検者の被検眼２の状態を本装置１に認識させるために利用される。

撮影光学系５２，照明光学系５４，前眼部観察光学系５６，アライメント指標投影光学系５８，及び固視標投影光学系５９を備えた本体部５は、前述のように、ＸＹＺの各軸方向に直線移動が可能であり、更に基準点３１を中心としたＸ軸回りのＹ軸方向への回転移動（θｙ回転）、及びＹ軸回りのＸ軸方向への回転移動（θｘ回転）が可能である。つまり、光学基準軸５０を、上下左右前後方向（ＸＹＺ方向）に直線移動させ、更に基準点３１を中心として上下方向及び左右方向に傾斜させることが可能である。これらの動作の組み合わせにより、光学基準軸５０を被検眼２の角膜面４上の任意の点における法線に一致させることができる。このことは、任意部位の角膜内皮細胞の撮影が可能になることを意味する。

なお、初期時においては、光学基準軸５０が水平状態となるように本体部５が設定されているものとして構わない。

図７に示されるように、本実施形態では、撮影光軸５１と照明光軸５３とが同一鉛直面内に配置されている。このとき、撮影光学系５２と照明光学系５４が縦型（鉛直方向）に配置され、光学基準軸５０もこれら両光軸５１及び５３と同一の鉛直面内に位置する。撮影光学系５２は、照明光学系５４よりも上方に配置され、両光軸５１及び５３共に、本体部５の幅方向（Ｘ軸方向）のほぼ中央に配置される。また、前眼部観察光学系５６及びアライメント指標投影光学系５８も、ほぼ両光軸５１及び５３と同一の鉛直面内に配置される。

このように光学系を配置することで、本体部５の横幅（Ｘ軸方向の幅）を小さくすることができ、コンパクトな構造が実現できる。また、本体部５の回転時において、額当て部３３の支柱や顎乗せ台３５、或いは被検者１０の頭部との干渉が避けられ、大きなθｘ回転角を確保することが可能になる。ただし、光学系のこのような配置は、あくまで一例であり、必ずしもこの構成に限られるものではない。

［制御系の構成及び動作］
次に、本体部５の制御を行うための制御系の構成及び動作について説明する。図９は、前記制御系の構成を示す概念的ブロック図である。なお、図９では、制御系の動作内容を明瞭化するために、図７に示した光学系についても併せて図示している。

制御系１００は、撮影画像読み出し部１０１，前眼部画像読み出し部１０３，表示用処理部１０５，位置指定部１０９，回転角算定部１１１，観察相対角算定部１１３，視方向変化検出部１１４，警告出力部１１５，補正条件設定部１１７，初期位置設定部１１９等を備えて構成される。また、図示しないが、必要な情報を格納するためのメモリや全体を制御するためのＣＰＵを備えている。なお、警告出力部１１５と補正条件設定部１１７は一方のみを備える構成であっても構わない。

図９に示した光学系移動機構９５は、本体部５を移動させることで光学系の向きや位置を移動させるための機構群を指しており、図１に示すＸＹＺ架台３（Ｘテーブル１３，Ｙテーブル１７，Ｚテーブル１５）、Ｙ回転駆動部２３、及びＸ回転駆動部２７を含めた概念である。

撮影画像読み出し部１０１は、撮影光学系５２で得られた像、すなわち本実施形態であれば被検眼２の角膜内皮細胞を撮影するための撮像装置６２で得られた画像の読み出し処理を行う。一方、前眼部画像読み出し部１０３は、前眼部観察光学系５６で得られた像、すなわち被検眼２の前眼部画像を撮影するための撮像装置６１で得られた画像の読み出し処理を行う。

以下では、撮像装置６１で得られた画像を「前眼部画像」と呼び、撮像装置６２で得られた画像を「撮影画像」と呼ぶ。

各画像読み出し部１０１及び１０３で得られた画像は、表示用処理部１０５において所定の表示処理が施された後、モニタ１１０に送られる。具体的には、アライメント動作が完了した後においては、前眼部画像読み出し部１０３によって被検眼の前眼部画像がプルキンエ像と共に読み出され、更に、合焦後においては、撮影画像読み出し部１０１によって被検部位における角膜内皮細胞の撮影画像が読み出される。本実施形態では、照明光学系５４の光源として高輝度ＬＥＤ６３を用いており、この高輝度ＬＥＤ６３からの放射光が角膜面４にて反射された光を受光している間、撮像装置６２では撮影画像が撮影され、その情報が撮影画像読み出し部１０１を介してモニタ１１０へと送られる。

なお、モニタ１１０では、撮影画像と前眼部画像を切り替えながら表示することができる構成としても構わないし、両者を並べて表示できる構成としても構わない。

以下では、制御系１００の動作を説明するに当たり、本装置１を実際に利用する際のフローと共に説明する。図１０は、本装置１を用いて被検部位の検査を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。

＜ステップＳ１＞
操作者は、まず本装置１に付属の電源（不図示）スイッチを操作して、電源を入れる。

＜ステップＳ２＞
制御系１００は、電源ＯＮを検出すると、制御プログラムが起動し、本体部５を初期位置に移動させるための制御を実行する。具体的には、初期位置設定部１１９が、内部に記録された初期位置に関する情報を光学系移動機構９５に与え、光学系移動機構９５が本体部５をＸＹＺ方向に移動し、また必要に応じてθｘ回転やθｙ回転を行って、本体部５を初期位置に設定する。

ここで、初期位置の一例としては、被検者１０が顎乗せ台３５に顎を乗せ、額当て部３３に額を当てた状態において、本体部５が被検者１０のおよそ正面に位置すると共に、被検者から見てＺ方向に最も離れた位置（後方の位置）とすることができる。なお、ここでいう「初期位置」は、後述の「基準位置」とは異なる概念である。

＜ステップＳ３＞
被検者１０に対し、本装置１の顎乗せ台３５に顎を乗せ、額当て部３３に額を当てるよう指示を行う。被検者１０に応じて眼の高さは異なるため、この時点では必ずしも本体部５の光学系が被検眼２を捉えているとはいえない。また、仮に捉えていたとしても、アライメント動作が行われているわけではないので、撮像装置６１によって被検眼２の前眼部が明瞭に撮影されているわけではない。

＜ステップＳ４＞
操作者はモニタ１１０を見ながら、顎乗せ台３５の高さ（Ｙ軸方向）や、横方向（Ｘ軸方向）の顔の位置を調整し、モニタ１１０に被検眼２の前眼部が表示されるように被検者１０の顔と本体部５の位置関係をマニュアルで調整する（プレ設定）。ただし、本ステップにおいても、あくまでアライメント動作を行っているわけではないので、前眼部画像がモニタ１１０に表示されるに留まり、プルキンエ像は確認できないか若しくは不鮮明である。

＜ステップＳ５＞
ステップＳ４において、被検眼２の前眼部がモニタ１１０に表示されるようになった後、被検眼２の撮影準備ステップに入る。一例としては、基準固視灯８３を点灯し、被検者１０にこの基準固視灯８３を固視するように指示を行う。図７を参照して説明したように、この基準固視灯８３からの放射光は光学基準軸５０と同じ向きに平行光として被検眼２に照射されるため、被検者１０はほぼ正面を見続ければよい。これにより、被検者１０の視方向がある程度固定される。

＜ステップＳ６＞
被検者１０に対して基準固視灯８３を固視させた状態で、操作者は本装置１に付属された撮影準備ボタン（不図示）を押す。これにより、本装置１の本体部５は自動的にアライメントされる。すなわち、被検眼２の前眼部画像のほぼ中央にプルキンエ像が表示されるように、光学系移動機構９５（ＸＹＺ架台３）がＸＹＺ方向に本体部５を移動させる。

より具体的には、まずモニタ１１０においてプルキンエ像が検出されるまで、本体部５をＺ方向に前進させ（被検者１０側に近づけ）る。そして、プルキンエ像が検出された後は、このプルキンエ像を前眼部画像上の中心位置に最も近づけるように、本体部５をＸ及びＹ方向に移動させる。

前述したように、アライメント動作は、プルキンエ像を前眼部画像上の所定位置に設定することである。本実施形態では、当該所定位置を「中心位置」としているが、この所定位置は適宜設定することが可能であり、必ずしも前眼部画像上の中心位置に設定しなければならないものではない。

本ステップで行われるアライメント動作は、本体部５を被検者１０の正面に配置し、光学基準軸５０を水平方向（Ｚ方向）に向け、被検者１０に正面を固視させた状態で行われるものである。以下、このような条件下で行われるアライメントを「基準アライメント」と呼ぶ。この基準アライメントが実行された後の本体部５の位置を「基準位置」と呼ぶ。

＜ステップＳ７＞
本ステップＳ７では、基準アライメント完了時における、光学基準軸５０と被検眼２の眼軸（「眼軸」については後述する。）のなす角度の算定が行われる。以下では、光学基準軸５０と眼軸のなす角度のことを「観察相対角」という。この言葉を用いれば、本ステップＳ７では、基準アライメント完了時における観察相対角が算定される。この内容につき詳細を説明する。

図１１は、基準アライメント完了時における観察相対角についての説明をするための概念図である。基準アライメント完了時において、被検眼２は、正面に位置している本体部５の方向に視線を向けている。すなわち、視軸９６の方向はＺ軸方向であり、この方向は光学基準軸５０の方向と一致している。しかし、眼球の前極と後極を結ぶ軸（眼軸）は、視軸の方向と必ずしも一致しない。瞳孔中心の位置は眼軸９７によって規定される。一方、プルキンエ像の位置は光学基準軸５０によって規定される。この結果、基準アライメント完了時においても、前眼部画像上における瞳孔中心とプルキンエ像の位置がずれることになる。

図１１（ａ）は、眼軸と視軸の方向が所定角θｘ１だけＸ軸方向に振れている場合を図示したものである。一方（ｂ）は、比較のために眼軸と視軸が共に同じ方向（Ｚ軸方向）を向いている場合を図示したものである。いずれの図も被検眼２の視軸９６の方向はＺ軸方向であることを想定したものである。なお、図１１（ａ）では、理解のために眼軸９７が視軸９６に対して極端にずれている場合を図示している。他方で、図１１（ｂ）のように眼軸９７が視軸９６と同じ方向を向くことも稀である。Ｚ軸方向に視軸９６を向けた通常の被検眼２は、図１１（ａ）と（ｂ）の間の状態を示すことが一般的である。

既述のように、プルキンエ像８０は、ＬＥＤ８１から放射され、ハーフミラー９１によって光学基準軸５０と同じ向きにされたアライメント指標光（近赤外光）が、角膜面４において反射されることで得られる像である。基準アライメント完了時においては、この光学基準軸５０と視軸９６が同じ向きである。このため、図１１（ｂ）に示すように、仮に眼軸９７が視軸９６と同じ方向を向く被検眼２の場合には、アライメント指標光がＺ軸方向に放射される角膜面上の点、すなわち角膜頂点８４が眼軸９７上に存在することとなり、この結果、前眼部画像６０上において、瞳孔中心７６の位置にプルキンエ像８０が現れる。

しかし、上述したように、一般的に眼軸９７は視軸９６に対してズレ角を有している。この場合、図１１（ａ）に示すように、角膜頂点８４は眼軸９７上に存在しない。つまり、眼軸９７上の点として規定される瞳孔中心７６の位置と、光学基準軸５０と同じＺ軸方向を向いている視軸９６上の点として規定されるプルキンエ像８０の位置は当然にズレが生じる。図１１（ａ）では、眼軸９７が視軸９６に対してＸ方向にθｘ１だけズレを有する場合を想定したため、前眼部画像６０上において、瞳孔中心７６はプルキンエ像８０からＸ軸方向にｄだけ離隔した位置に現れている。なお、図１１において、符号６４は回旋点を、符号７８は瞳孔を、符号７４は虹彩を夫々示している。回旋点６４とは、眼軸９７の向きを変える際に固定される点を指す。

なお、図１１（ａ）のように、前眼部画像６０上において瞳孔中心７６の位置とプルキンエ像８０の位置がずれるのは、上述のように眼軸９６が視軸９７に対してズレ角を有している理由の他、輻湊（両眼視状態）の発生、斜視の存在、或いは瞳孔が厳密な真円ではないこと等に由来する。

言い換えれば、基準アライメント完了時において、プルキンエ像８０が瞳孔中心７６の位置からがどの程度ずれているかという点は、個々の被検者１０の当該被検眼２（右眼か左眼か）に特有の事情であるということが分かる。つまり、基準アライメントを行ったときのプルキンエ像８０と瞳孔中心７６の位置関係を把握しておくことで、この被検者１０の被検眼２の特徴を認識することが可能となる。

以上説明したように、本ステップでは、基準アライメント完了時に得られるプルキンエ像８０と瞳孔中心７６との位置関係に基づいて、基準アライメント完了時における観察相対角を算定することで、被検眼２固有の特徴を本装置１側で認識させる。

具体的には、観察相対角算定部１１３が、基準アライメント終了後に得られる前眼部画像を前眼部画像読み出し部１０３から読み出し、これによりプルキンエ像８０と瞳孔中心７６の相対位置関係を認識し、それに応じて観察相対角を算定する。

例えば、図１１（ａ）の構成であれば、観察相対角はＸ軸方向にθｘ１と求められる。このθｘ１の値は、角膜の曲率半径Ｒ，プルキンエ像８０と角膜頂点８４の間の距離Ｌ，前眼部画像６０上におけるプルキンエ像８０と角膜中心７６のＸ軸方向のズレ量ｄを用いて、θｘ１＝arctan［ｄ／（Ｒ−Ｌ）］として算定される。ここで、「ｄ」の値は、前眼部画像６０から読み取られる。また、ＲやＬの値は、予めメモリに記録されており、観察相対角算定部１１３がメモリから必要な情報を読み出して演算処理を行うものとして構わない。Ｌの値としては、一般的な値（例えば３．８ｍｍ）を利用することができる他、Ｌ≒Ｒ／２として演算に用いても構わない。なお、一般的なＲはＲ＝７．７ｍｍである。一方で、図１１（ｂ）の構成であれば、観察相対角が０と求められる。

本ステップＳ７で算定された、基準アライメント完了時における観察相対角に関する情報は、被検眼２に固有の情報として記録される。また、本ステップＳ７において、基準アライメント完了時に得られる前眼部画像６０についても、メモリに記録されるものとしても構わない。

なお、図１１（ａ）では、基準アライメント完了時、すなわち視軸９６をＺ軸の方向に向けたときに、Ｘ軸方向にのみ眼軸９７が振れている場合を説明したが、Ｙ軸方向にのみ振れている場合もあり得るし、両方向に振れている場合も当然にあり得る。両方向に振れている場合には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向双方における観察相対角（θｘ１，θｙ１）を算定する。

＜ステップＳ８＞
次に、操作者は、入力インタフェース１０２を操作して、任意の被検部位を指定する。具体的には、モニタ１１０上に表示された被検眼２の前眼部画像を見ながら、被検部位に相当する箇所にポインタを合わせ、マウスにてクリックするか、キーボードやタッチパネル等を操作することでその位置を確定する。図８（ａ）では、瞳孔中心７６から上方（Ｙ軸方向）に移動した箇所７７を被検部位とした場合を示している。

＜ステップＳ９＞
操作者によって指定された被検部位に関する情報に基づいて、回転角算定部１１１は被検部位における法線方向を確定する。そして、この法線方向と光学基準軸５０を一致させた場合に、被検者の視軸９６と光学基準軸５０がなすべき角度を算定する。この角度が、本体部５の回転角に相当する。

より詳細には、位置指定部１０９が、入力インタフェース１０２によって特定された被検部位７７の座標に関する情報を認識し、それを回転角算定部１１１に出力する。回転角算定部１１１は、前眼部画像上における所定位置（本実施形態であれば中心位置）を基準としたときの被検部位７７のＸ及びＹ軸方向の変位量を算定する。そして、この変位量と角膜の曲率半径Ｒに基づいて被検部位７７における法線方向７０を確定させる演算を行う。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の正面図を、Ｙ軸方向に平行なＡ１−Ａ２線で切断したときの断面図である。図８（ｂ）によれば、図８（ａ）における被検部位７７の下での法線７０の方向は、被検眼の曲率中心２０を通り、水平状態（Ｚ軸に平行）の光学基準軸５０に対して鉛直上方にθｙ２の角度をなす方向である。ただし、θｙ２＝arcsin（Ｄ／Ｒ）である。図８（ｂ）では、法線７０の向きの理解のため、被検部位７７における角膜接面７７ｓを併せて示している。被検部位７７における法線７０は、当然に、被検部位７７における角膜接面７７ｓに直交する。図８（ａ）では、瞳孔中心からみてＹ方向にのみ変位した箇所を被検部位としたが、Ｘ方向にも変位している場合には、左右方向の角度θｘ２も併せて算定される。

なお、回転角算定部１１１は、メモリより角膜の曲率半径Ｒに関する情報を読み出して被検部位７７における法線７０の方向を算定するものとして構わない。そして、算定された角度に関する情報はメモリ内に記録される。

＜ステップＳ１０＞
回転角算定部１１１は、ステップＳ１０において算定した角度を、回転角に関する情報として光学系移動機構９５に出力する。光学系移動機構９５は、与えられた回転角（θｘ２，θｙ２）だけ基準点３１を中心として本体部５（すなわち光学系）を回転移動させる（θｘ回転，θｙ回転）。

ここで、操作者は、基準固視灯８３を消灯すると共に、ステップＳ１０の回転移動の開始前より、回転移動の完了後、好ましくは後述するステップＳ１２の撮影処理までの間、被験者１０に対して、反対眼８で外部固視灯３６を固視し続けるように指示する。

本体部（光学系）５が回転移動を開始すると、被験者１０は被検眼２を向ける目標を失ってしまう。このため、操作者が被験者１０に対して視方向を固定するように指示したとしても、思わず移動する光学系５を見てしまうなど、視方向が変動する可能性がある。

これに対し、反対眼８で外部固視灯３６を固視し続けることで、被検眼２の視方向も平行方向に固定しやすくなる。よって、回転移動中に被検眼２の視方向の変動する可能性を低下させる効果が得られる。

なお、被検眼２で基準固視灯８３を固視していた状態から、反対眼８で外部固視灯３６を固視していた状態になるときに、被検眼２の視方向が変化することが考えられる。この場合も、被検眼２の前眼部画像の変化から、視方向の変化情報が得られるので、補正が可能である。

光学系の回転移動が完了するまでの間に被検者の視方向が変化していなければ、回転移動後に光学系の光学基準軸５０と法線７０の向きが一致し、撮像装置６１によって撮影された前眼部画像が映し出されているモニタ１１０上には、ステップＳ８で指定された被検部位７７の位置（例えば図８参照）に被検眼２のプルキンエ像が出現する。この理由につき、以下説明する。

本ステップＳ１０の回転移動によって、光学基準軸５０は、被検部位７７における法線７０と平行な向きとなるため、平行光であるアライメント指標光は、法線７０と同じ方向に向けて被検眼２に照射される。従って、被検眼２の表面（角膜表面）における当該アライメント指標光の反射像たるプルキンエ像は、再び光学基準軸５０から撮像装置６１へと送られる。つまり、モニタ１１０上に表示されている前眼部画像は、被検眼２を法線７０の方向（この時点における光学基準軸５０の方向）から見た像である。

別の箇所が被検部位と設定された場合につき、図１２を参照して説明する。図１２では、説明の簡単化のために、基準アライメント完了時における被検眼２が図１１（ｂ）のようになっている場合を想定している。図１２（ａ）は本体部５の回転移動前、すなわち本体部５が基準位置に存在する時点における被検眼２の平面図及び前眼部画像に対応する。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）上で指定された被検位置７７ａを角膜頂点とするように本体部５を回転移動させた後における被検眼２の平面図及び前眼部画像に対応する。

図１２では、前眼部画像の中心位置からＸ軸方向にＸ２だけ移動した位置７７ａが被検部位として特定された場合を示している（図１２（ａ））。このとき、ステップＳ９において回転角（θｘ２）が算定され、ステップＳ１０においてこのθｘ２だけ本体部５が回転移動する。この結果、被検部位７７ａの箇所に生じたプルキンエ像８０が前眼部画像６０上に現れる（図１２（ｂ））。このとき、被検部位７７ａが角膜頂点に一致していると判定できる。ただし、これは上述したように、ステップＳ１０の回転移動完了までに被検者の視方向が変化しなかった場合においてであり、もし視方向が変化していた場合には、被検部位７７ａとは異なる箇所のプルキンエ画像が前眼部画像６０の中心位置に現れることとなる。このときは、被検部位７７ａとは異なる角膜頂点が光学基準軸５０に一致している。

＜ステップＳ１１＞
光学基準軸５０を被検部位７７における法線７０と平行な方向に維持したまま、合焦を行い、合焦点４０を被検部位７７に一致させるように位置合わせを行う。このとき、一例としては、合焦点４０を被検部位７７に近づけるように、本体部５をＺ軸方向に少し移動させ、その後、光学基準軸５０を法線７０の方向に一致させるべく本体部５をＸ軸方向或いはＹ軸方向に移動させるという制御を繰り返し行うものとすることができる。

＜ステップＳ１２＞
合焦が完了すると、撮影光学系５２によって得られる撮影画像（ここでは角膜内皮細胞画像）を撮影する。この画像は、撮像装置６２を介してモニタ１１０へと送られる。

＜ステップＳ１３〜Ｓ１４＞
撮影が完了すると、当該撮影された箇所が、ステップＳ８で指定した被検部位７７に一致しているかどうかの検証を行う。まず、観察相対角算定部１１３は、ステップＳ７と同様の方法により、この時点における観察相対角を算定する（ステップＳ１３）。すなわち、前眼部画像６０より、プルキンエ像８０の位置を基準としたときの瞳孔中心７６の相対的な位置関係を読み出して、観察相対角を算定する。すなわち、瞳孔中心７６とプルキンエ像８０のＸ方向に係る離間距離ｄ２，角膜の曲率半径Ｒ，プルキンエ像８０と角膜頂点（ここでは７７ａ）の間の距離Ｌに基づいて、Ｘ方向の観察相対角が求められる。Ｙ方向についての観察相対角も同様に算定できる。なお、本ステップＳ１３で算定される観察相対角と、ステップＳ７で算定された観察相対角を区別すべく、以下では、前者を「移動後観察相対角」、後者を「基準時観察相対角」と呼ぶ。

次に、視方向変化検出部１１４は、ステップＳ７で算定された基準時観察相対角、及びステップＳ９で算定された回転角に基づき、ステップＳ８で指定された被検位置の法線７０に光学基準軸５０の向きを一致させた場合に、当該被検眼２が示すであろう、プルキンエ像８０の位置を基準としたときの瞳孔中心７６の相対的な位置関係を理論的に算定する。そして、この理論的に算定された相対角（以下、「理論相対角」という）と、ステップＳ１３で算定された移動後観察相対角との比較を行う（ステップＳ１４）。そして、その差が十分小さい場合には（ステップＳ１４においてＮｏ）、ステップＳ１２において被検部位７７が正しく撮影されていたと判定される。

ステップＳ７で算定された基準時観察相対角は、基準アライメント完了時における光学基準軸５０と眼軸９７の相対角に対応し、これは、当該被検眼２の視軸９６と眼軸９７の相対角に対応する。そして、光学基準軸５０をステップＳ９で算定された回転角（θｘ２，θｙ２）だけ回転させた場合、被検眼２の視軸９６の向きが変化していなければ、光学基準軸５０と眼軸９７の相対角は、当該回転角に基準時観察相対角を加算したものに相当するはずである。ステップＳ１３で算定される理論相対角は、被検眼２の視軸９６の向きがＺ軸方向のまま固定されていれば実現するはずの観察相対角に対応する。

従って、ステップＳ１３で得られた観察相対角（移動後観察相対角）が、ステップＳ１４で算定される理論相対角に十分近い値を示していれば、視方向変化検出部１１４によって、ステップＳ１２の撮影時においても被検眼２の視軸はＺ軸方向を向いていると判断できる。すなわち、ステップＳ１２の撮影ステップで、ステップＳ８で指定された被検部位が正しく撮影されたと判断できる。

上述したように、本装置１の場合、光学系５の回転移動前から回転移動の完了後までの間にわたって、被験者１０の反対眼８に外部固視灯３６を固視させることのできる構成である。このため、外部固視灯３６がない場合に比べて、本ステップＳ１４において角度ズレが認められる可能性を低下させることができる。

＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１４において、被検部位７７が正しく撮影されていたと判断された場合には、更に他の被検部位が存在するかどうかを確認する。更に他の被検部位を撮影したい場合には（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、当該他の被検部位を指定するステップＳ８へと戻り、以後のステップを繰り返す。なお、１回目のステップＳ８の時点において、複数の被検部位を予め指定する構成である場合には、このステップＳ８で指定されていた他の被検部位に関する情報に基づく第２相対角算定ステップ（Ｓ９）に進み、以後のステップを繰り返す。

一方、他の被検部位が存在しない場合には（ステップＳ１５においてＮｏ）、所定の終了処理へ移行する。

＜ステップＳ１６＞
移動後観察相対角と理論相対角の差が無視できない程度の値として認められる場合（ステップＳ１４においてＹｅｓ）、被検部位７７が正しく撮影されていなかったと判断され、警告出力部１１５がその旨の情報をモニタ１１０等に出力させる（ステップＳ１６）。操作者は、モニタ１１０を確認することで、被検眼２の視方向がずれていることが認識できる。この場合、例えば本体部５をいったん基準位置に復帰させて、被検者１０に正面に位置する基準固視灯８３を確認させ、そのまま視線を固定するように改めて指示をする。そして、直前のステップＳ９で算定した回転角に基づく回転移動、合焦を行った後、撮影を行う（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。そして、再び移動後観察相対角を算定し（ステップＳ１３）、理論相対角との差が小さくなっていることを確認する（ステップＳ１４）。

なお、本体部５の回転移動にも関わらず、検査終了まで被検者１０によって固視できる位置に固視灯を設けてもよい。このときの固視灯位置は、ステップＳ６の基準アライメント時に固視している方向にほぼ等しく、その後の本体部５の回転動作によって移動しない位置であればよい。このような構成の下では、移動後観察相対角と理論相対角の差が無視できない程度の値として認められる場合（ステップＳ１４においてＹｅｓ）、被検者１０に当該固視灯に視線を向けるように指示した状態で、ステップＳ１１に戻るようにしてもよい。

更に、制御系１００が補正条件設定部１１７を備える構成の場合には、ステップＳ１６において当該補正条件設定部１１７が、ステップＳ１３で得られた移動後観察相対角を理論相対角に近づけるために、必要な本体部５の補正変位角度（θｘ回転、θｙ回転）を算定し、その情報を光学系移動機構９５に出力して補正処理を実行する（ステップＳ１５）。この場合、光学系移動機構９５が与えられた補正情報に基づいて再度、本体部５の回転移動とアライメント及び合焦を実行することで、被検部位を撮影対象に再設定することができる。

以上説明したように本装置１によれば、被検部位を撮影する際に、基準アライメント時から撮影時までの間に万一被検眼２の視方向が変化したとしても、本装置１側でそのことを認識することができる。これにより、被検部位の再設定或いは自動的な補正処理を行うことで正しく被検部位を撮影することが可能となる。

なお、上記実施形態では、角度ズレの有無に関わらず取りあえず撮影を行い、撮影後に警告を行う構成としたが、被検部位の撮影前に角度ズレの有無を判定し（ステップＳ１４）、角度ズレが無視できる程度にまで小さくなった時点で初めて撮影ステップＳ１２に移行する構成としても構わない。

［別実施形態の説明］
〈１〉 上記実施形態では、ステップＳ６における基準アライメント動作の完了後に観察される前眼部画像をモニタ１１０で見ながら、ステップＳ８において操作者が入力インタフェース１０２を操作して被検部位の位置を指定する構成とした。しかし、被検部位の位置を指定する際には必ずしも被検者の前眼部画像が必要であるわけではない。

例えば、予めダミーの前眼部画像（以下、「ダミー画像」と略記する）を用意しておき、操作者がモニタ１１０上に映し出されたダミー画像を見ながら、被検部位を入力インタフェース１０２で指定する。この指定は、本装置１の電源ＯＮ後、ステップＳ９までのどのタイミングで行っても構わない。

この場合、本装置１は、ステップＳ６において基準アライメントを行い、ステップＳ７において基準アライメント時における観察相対角（基準時観察相対角）を算定した後、ダミー画像上で指定された被検部位の位置に関する情報に基づいて、ステップＳ９において回転角を算定する。そして、光学系を移動させて撮影を行った後、観察相対角（移動後観察相対角）を算定する（ステップＳ１３）。そして、基準時観察相対角と回転角より理論相対角を算定して、移動後観察相対角との比較を行い（ステップＳ１４）、被検位置が正しく撮影できているかの検証を行う。

〈２〉 上記実施形態では、瞳孔中心とプルキンエ像の相対的位置関係に基づいて被検眼２の観察相対角を算定する構成としたが、これ以外の検出方法を利用して視方向を検出する構成としても構わない。例えば、瞳孔中心に代えて、虹彩（黒目部）と強膜（白目部）の境界、或いは他のプルキンエ像（第４プルキンエ像等）を利用して、プルキンエ像（ここでは第１プルキンエ像に相当する）の位置を把握する構成としても構わない。

〈３〉 上記実施形態では、ステップＳ１４において、理論相対角の算定と、この理論相対角及びステップＳ１３で算定された移動後観察相対角の比較とを行う構成とした。しかし、基準時観察相対角及び回転角に関する情報があれば、理論相対角の算定は行える。このため、理論相対角の算定ステップＳ９以後ステップＳ１４までのどのタイミングで行っても構わない。

〈４〉 本実施形態では、本装置１を用いて撮影光学系５２において被検眼の角膜内皮細胞の撮影を行う場合を想定して説明したが、本発明の技術は、被検眼上の被検部位を変更しながら検査を行う他の用途にも適用可能である。一例としては、トノメータに利用できる。トノメータとは、角膜表面に向け、瞬間的に細い空気流により加圧し、その動向から眼圧測定をする装置であり、被検部位に対して法線方向に加圧しなければ測定が不正確になるため、被検部位の法線方向を正確に認識することが必要である点において、本実施形態の角膜内皮細胞撮影と共通する。

別の例としては、スリットランプ等、前眼部を検査・観察・撮影する装置にも利用できる。本発明の方法を利用することで、装置と被検眼との位置関係が詳細に把握・記録できる。これにより、どの部分をどの方向から観察した結果であるかが認識できるため、観察場所の特定が可能となり、得られた像の歪みの補正が可能となる。

その他の例として、角膜光干渉断層計（ＯＣＴ）にも本発明の技術を利用することが可能である。

〈５〉 上記実施形態では、フレキシブルチューブ３２に外部固視灯３６を連結させることで、操作者によって外部固視灯３６の位置を調整できる構成とした。しかし、上記実施形態にて説明したように、視方向の調整を行う目的で外部固視灯３６を反対眼８に固視させるためにのみ用いる場合には、外部固視灯３６の位置の調整ができない構成であっても構わない。ただし、上記実施形態のように、外部固視灯３６の位置を操作者によって調整できる構成とすることで、被験者１０の反対眼８に固視させやすい位置に移動したり、視方向を誘導することが可能となる。

なお、フレキシブルチューブ３２に外部固視灯３６を連結して配置した構成は、あくまで一形態であり、反対眼８で固視可能な位置に配置されていれば、どのような構成であっても構わない。特に、光学系５の回転移動の開始前から完了後までの間にわたって、反対眼８で固視可能な位置に配置されているものとするのが好適である。

〈６〉 上記の実施形態では、光学系が基準固視灯８３を備える構成であるとして説明したが、必ずしも基準固視灯８３を備えなくても構わない。この場合、基準アライメント時において反対眼８で外部固視灯３６を固視させることにより、被検眼２を正面視させることができる。

このとき、観察相対角算定部１１３は、前眼部画像上の中央位置に瞳孔中心が存在する標準的な正面視状態を予め記憶しておくと共に、この瞳孔中心の位置と、前眼部画像読み出し部１０３にて読み出された被検眼２の前眼部画像上の瞳孔７８の中心位置との乖離から、観察相対角を算定するものとして構わない。

１ ： 本発明に係る眼科用検査装置
２ ： 被検眼
３ ： ＸＹＺ架台（三軸架台）
４ ： 角膜面
５ ： 本体部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ： 位置を区別した本体部
７ ： 支持枠
８ ： 反対眼
９ ： ガイド溝
１０ ： 被検者
１１ ： 基台
１３ ： Ｘテーブル
１５ ： Ｚテーブル
１７ ： Ｙテーブル
１８ ： 延長板部
１９ ： 案内部材
２０ ： 被検眼の角膜の曲率中心
２１ ： ラック
２３ ： Ｙ回転駆動部
２５ ： ピニオンギア
２７ ： Ｘ回転駆動部
２８ ： 回転軸部
３０ ： 連結部材
３１ ： 基準点
３２ ： フレキシブルチューブ
３３ ： 額当て部
３４ ： 支持部材
３５ ： 顎乗せ台
３６ ： 外部固視灯
４０ ： 合焦点
４１ ： 撮影レンズ
４３ ： 照明レンズ
５０ ： 光学基準軸
５１ ： 撮影光学系の光軸（撮影光軸）
５２ ： 撮影光学系
５３ ： 照明光学系の光軸（照明光軸）
５４ ： 照明光学系
５５ ： 前眼部観察光学系の光軸（観察光軸）
５６ ： 前眼部観察光学系
５８ ： アライメント指標投影光学系
５９ ： 固視標投影光学系
６０ ： 前眼部画像
６１ ： 撮像装置
６２ ： 撮像装置
６３ ： 高輝度ＬＥＤ素子
６４ ： 回旋点
６５ ： 集光レンズ
６７ ： スリット
６９ ： ミラー
７０ ： 法線
７１ ： ミラー
７２ ： ミラー
７３ ： スリット
７４ ： 虹彩
７５ ： リレーレンズ
７６ ： 瞳孔中心
７７ ： 被検部位
７７ｓ： 被検部位における角膜接面
７８ ： 瞳孔
８０ ： プルキンエ像
８１ ： ＬＥＤ
８２ ： 赤外ＬＥＤ
８３ ： 基準固視灯
８４ ： 角膜頂点
８５ ： コールドミラー
８７ ： ミラー
８９ ： 集光レンズ
９１ ： ハーフミラー
９２ ： 可視光カットフィルタ
９３ ： 前眼部撮影レンズ
９５ ： 光学系移動機構
９６ ： 視軸
９７ ： 眼軸
１００ ： 制御系
１０１ ： 撮影画像読み出し部
１０２ ： 入力インタフェース
１０３ ： 前眼部画像読み出し部
１０５ ： 表示用処理部
１０９ ： 位置指定部
１１０ ： モニタ
１１１ ： 回転角算定部
１１３ ： 観察相対角算定部
１１４ ： 視方向変化検出部
１１５ ： 警告出力部
１１７ ： 補正条件設定部
１１９ ： 初期位置設定部
１２０ ： 撮像装置
１２１ ： コールドミラー
Ｄ ： 被検部位と角膜頂点の間のＸＹ平面上における距離
Ｌ ： プルキンエ像の虚像と角膜頂点の間の距離
Ｒ ： 角膜の曲率半径

Claims (4)

1. 被検者の被検眼を検査するための眼科用検査装置であって、
   前記被検眼の前眼部を観察する前眼部観察光学系を含む検査光学系と、
   指定された検査条件に基づいて前記検査光学系を回転移動させる光学系移動機構と、
   前記検査条件の下で前記前眼部観察光学系によって観察された前記被検眼の前眼部画像から得られる情報に基づいて、観察された前記被検眼の眼軸と前記検査条件の下での前記前眼部観察光学系の光軸との間の角度である観察相対角を算定する観察相対角算定部と、
   前記被験者の前記被検眼とは反対眼で固視可能な位置に配置された外部固視灯と、
   前記被検眼の被検部位の位置の指定を受け付ける位置指定部と、
   前記検査光学系を所定の基準位置から前記検査条件を充足する位置に移動を完了させる迄の間の、前記被検眼の視方向の変化の有無を検出する視方向変化検出部と、
   指定された前記被検部位の位置情報に基づいて、前記被検部位の検査時に満たすべき前記被検眼の視軸と前記前眼部観察光学系の光軸の間の角度を回転角として算定する回転角算定部と、を有し、
   前記観察相対角算定部は、前記基準位置での前記観察相対角を基準観察相対角として算定すると共に、前記検査条件を充足する位置での前記観察相対角を移動後観察相対角として算定し、
   前記視方向変化検出部は、前記基準観察相対角と前記回転角に基づいて、前記検査条件下での前記被検眼の眼軸と前記前眼部観察光学系の光軸がなす理論的な角度を理論相対角として算定すると共に、前記移動後観察相対角と前記理論相対角の比較結果に基づいて前記被検眼の視方向の変化の有無を検出することを特徴とする眼科用検査装置。
2. 前記観察相対角算定部は、前記基準位置において前記前眼部観察光学系の光軸を前記被検眼の前記視軸と同じ向きにした状態で前記基準観察相対角を算定することを特徴とする請求項１に記載の眼科用検査装置。
3. 前記検査光学系の補正変位角度を算定して前記光学系移動機構に与える補正条件設定部を備え、
   前記視方向変化検出部は、前記移動後観察相対角が前記理論相対角から所定値以上離れている場合には、前記補正条件設定部に補正指示を与え、
   前記補正条件設定部は、前記移動後観察相対角を前記理論相対角に等しくするために必要な前記補正変位角度を算定することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科用検査装置。
4. 前記検査光学系は、前記前眼部観察光学系に加えて、照明光によって前記被検眼の前眼部を斜め前方から照明する照明光学系、及び前記被検眼の前眼部で前記照明光が反射された反射光を受光する撮影光学系を備え、
   前記前眼部観察光学系の光軸は、前記照明光学系の照明光軸と前記撮影光学系の撮影光軸との交差角を二分する方向の軸であり、
   前記撮影光学系は、前記検査条件に基づく前記光学系移動機構による前記検査光学系の移動完了後に前記被検眼を撮影し、
   前記観察相対角算定部は、前記撮影光学系が前記被検眼を撮影した時点における前記移動後観察相対角の算定が可能な構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の眼科用検査装置。

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