JP6224923B2 - 角膜内皮細胞撮影装置 - Google Patents

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Description

この発明は、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。
従来から、被検眼の角膜にスリット光を照射して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置が知られている(特許文献1参照)。
かかる角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、その角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系とを備えている。
このような角膜内皮細胞撮影装置では、被検眼を固視させて撮影を行うため、角膜の中心部位の角膜内皮細胞を撮影することになる。このため、その中心部位の周辺の角膜内皮細胞を撮影する場合には、複数の内部固視標をそれぞれ異なる位置に設け、点灯する固視標を変えることによって被検眼の視線方向を変えてその周辺部の角膜内皮細胞を撮影することになる。
特開2012−217512号公報
しかしながら、周辺部にある固視標は、被検者にとっては見えにくく、特に外部固視標は見えにくいものとなっており、被検者の視線を速やかに誘導させることができないという問題があった。
この発明の目的は、被検者の視線を点灯している固視標へ速やかに誘導させることのできる角膜内皮細胞撮影装置を提供することにある。
請求項1の発明は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、前記被検眼を所定の方向に向ける内部固視標及び外部固視標と、前記被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段と、前記スリット光照射光学系と前記角膜内皮細胞撮影光学系と前記内部固視標及び前記外部固視標と前記アライメント検出手段が設けられた前記装置本体とを備え、この装置本体が前記被検眼に対して前後,左右,上下に移動可能な角膜内皮細胞撮影装置であって、
点灯する固視標を順次変更させて角膜の複数の部位を順次撮影していく際、次に、撮影する際の固視標が外部固視標であるとき、撮影が完了する毎に、前記装置本体を一旦後退させ、再度アライメントが行われ、再度のアライメントが完了された際に、角膜内皮細胞の撮影が実行されることを特徴とする。
この発明によれば、被検者の視線を固視標に速やかに誘導させることができる。
この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観図を示した斜視図である。 図1に示す表示部の位置を変えた場合を示した説明図である。 図2に示す角膜内皮細胞撮影装置を逆方向からみた斜視図である。 図1に示す角膜内皮細胞撮影装置の装置本体の前面を示した説明図である。 この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の光学系を示した光学配置図である。 アライメント指標投影光学系と内部固視標投影光学系の光学部材の配置を示した光学配置図である。 角膜のアライメント指標光束の反射状態を示した説明図である。 前眼部とアライメント指標光と円環状パターンとを示した説明図である。 角膜におけるスリット光束の反射状態を示した説明図である。 角膜とラインセンサとの位置関係と、ラインセンサの受光量の強度分布を示した説明図である。 角膜内皮細胞撮影装置の制御系の構成を示したブロック図である。 角膜内皮細胞像とラインセンサーの受光量との関係を示す説明図である。 表示部に表示される角膜内皮像を示した説明図である。
以下、この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
図1ないし図3に示す角膜内皮細胞撮影装置100は、基台301の上に設けられたベース部302と、このベース部302の上に設けられた前後左右上下に移動可能な装置本体303と、基台301の前部に取り付けられた支持部304の上部に設けた顎受部305と、支持部304に設けた保持部材306によって保持された額当部307と、装置本体303に設けた表示部310とを有している。
表示部310は、撮像した前眼部像や角膜内皮細胞像を表示したりするものであり、所望の位置へモータ制御により自由に移動させることができるようになっている。また、表示部310の画面にはタッチパネル312(図10参照)が貼着されており、タッチパネル312をタッチすることにより、被検眼に対して装置本体303を前後方向や上下方向や左右方向に移動させることができる他に、各種のモード設定や操作が行えるようになっている。
装置本体303内には、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置100の光学系が配置されている。
装置本体303の前面には、図4に示すように、6個の外部固視標である外部固視標光源321〜326と、被検眼の前眼部を照明する4つの前眼部照明光源1と、スリット光を被検眼の角膜に向けて照射するためのスリット光照射窓341と、角膜で反射したスリット光の反射光が入射する入射窓342と、被検眼の前眼部を観察するための観察窓343とが設けられている。
外部固視標光源321〜326や前眼部照明光源1は例えば発光ダイオードなどで構成されている。
外部固視標光源321〜326は、角膜の中心部位から大きく離れた部位の角膜内皮細胞を撮影する場合に発光させるものである。
角膜内皮細胞撮影装置100の光学系は、図5に示すように、被検眼Eの前眼部を観察する前眼部観察光学系10と、被検眼Eの角膜内皮細胞S2(図8参照)を照明する角膜内皮細胞照明光学系(スリット光照射光学系)20と、角膜内皮細胞S2を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系30とを備えている。
前眼部観察光学系10には、X,Yアライメントを検出するためのアライメント指標を投影するアライメント指標投影光学系40と、X,Yアライメントを検出するアライメント検出光学系50と、内部固視標を投影する内部固視標投影光学系70とが設けられている。
角膜内皮細胞撮影光学系30には、合焦位置検出光学系(Zアライメント検出光学系)60が設けられている。そして、アライメント指標投影光学系40とアライメント検出光学系50と合焦位置検出光学系60とでアライメント検出手段が構成される。
[前眼部観察光学系]
前眼部観察光学系10は、ハーフミラー11と、対物レンズ12と、ハーフミラー13と、絞り14と、結像レンズ15と、遮光板16と、CCD(受光素子)17などとを有している。O1はその光軸である。
[アライメント指標投影光学系]
アライメント指標投影光学系40は、図5Aに示すように、発光ダイオードからなるアライメント指標光源(点光源)41と、集光レンズ42と、ハーフミラー43と、投影レンズ44と、ハーフミラー11とを有している。なお、343Gは、観察窓343に設けた透明な観察窓ガラスである。
アライメント指標光源41から射出されたアライメント指標光は、集光レンズ42により集光されてハーフミラー43で反射されて投影レンズ44に達し、この投影レンズ44により平行光束とされ、この平行光束がハーフミラー11を介して被検眼Eの角膜C(図6参照)に導かれる。
[アライメント検出光学系]
アライメント検出光学系50は、位置検出手段としての2次元PSD(アライメント検出センサ:ポジションセンサ)51を有し、前眼部観察光学系10のハーフミラー13と対物レンズ12とハーフミラー11などを共用して構成される。
アライメント検出センサ51は、 対物レンズ12に関して、図6に示すように角膜頂点Pと角膜曲率中心Q3の略中間位置にアライメント指標光により形成された虚像Rと共役な位置に配置されている。アライメント指標光に基づく角膜反射光は、装置本体303の観察窓343に入射して対物レンズ12に導かれる。この反射光は対物レンズ12により集光された光束の一部は、ハーフミラー13によって反射され、アライメント検出センサ51上に結像される。このとき、アライメント検出センサ51上でのアライメント指標光の虚像Rの像R´(図示せず)による信号の検出位置によって、被検眼Eに対する装置本体の左右(X方向)と上下(Y方向)のズレ量が検出される。
ここで、アライメント指標光の像R´による信号が、アライメント検出センサ51上の所定範囲内にある状態のとき、XYアライメント完了状態とする。
前眼部照明光源1からの照明光は角膜Cにより反射され、ハーフミラー11を透過して対物レンズ12に導かれる。この対物レンズ12を透過した光束の一部は、ハーフミラー13を透過した後に結像レンズ15によりCCD17に結像される。CCD17により検出された信号は表示部310(図10参照)に送られる。被検眼Eと角膜内皮細胞撮影装置100とのアライメントが概ね合っているとき、アライメント指標光の虚像Rによる像R″もCCD17上に同時に形成されるので、図7に示すように表示部310の画面18に被検眼Eの前眼部像E´とアライメント指標光の虚像像R″とが同時に表示される。
図7において、符号Aは左右方向(X方向)と上下方向(Y方向)に対してのXYアライメントの許容範囲を示す円環状パターン像であり、これは表示部310上に電気的に表示する。
検者は、虚像像R″が円環状パターン像Aの範囲内に納まるように角膜内皮細胞撮影装置100の装置本体を動かしてXYアライメントを行う。
遮光板16は、角膜内皮細胞の観察・撮影時に前眼部観察光学系10の光路に挿入され、前眼部の観察時にその光路から離脱される。遮光板16の光路の挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。
[内部固視標投影光学系]
内部固視標投影光学系70は、図5及び図5Aに示すように、中心固視用の発光ダイオード(内部固視標光源)71と、中心部のワイド用の発光ダイオード(内部固視標光源)72,73と、投影レンズ44と、内部周辺固視用の発光ダイオード(内部固視標光源)74a〜74hと、ハーフミラー11とを有している。発光ダイオード71〜73で発光した固視用光束は、ハーフミラー43を透過し、投影レンズ44によって平行光束にされてハーフミラー11及び観察窓ガラス343Gを介して被検眼Eに投影される。
また、発光ダイオード74a〜74hから発光された固視用光束はハーフミラー11及び観察窓ガラス343Gを介して被検眼Eに投影される。
発光ダイオード71は角膜Cの中心部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード72,73はその中心部位を挟む両側部分の部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード74a〜74hはそれら部位を囲む周辺部の部位(内側周辺部位)を撮影する場合に発光させる。発光ダイオード74a〜74hは発光ダイオード71〜73と同一平面内の外周部に配置してもよい。この場合、図のように個別の光源を配置するほかに液晶などの2次元表示素子を配置して必要な個所のみを点灯してもよい。
外部固視標光源321〜326は、内側周辺部位の外側の周囲の部位(外側周辺部位)を撮影する場合に発光させる。
[角膜内皮細胞照明光学系]
角膜内皮細胞照明光学系20は、観察用照明光学系120と撮影用照明光学系220とから構成され、観察用照明光学系120は観察用光源(赤外LED:照明光源)21と、スリット22と、ダイクロイックミラー23と、対物レンズ24などとを有する。O2はその光軸である。
観察用光源21から射出された観察用光束は、スリット22を透過してダイクロイックミラー23により反射されて対物レンズ24に導かれる。対物レンズ24により集光されたスリット照明光である観察用光束は角膜Cを照明する。
撮影用照明光学系220は、白色発光ダイオードからなる撮影用照明光源(撮影用光源)25と、集光鏡226と、集光レンズ26と、スリット27などとを有し、観察用照明光学系120のダイクロイックミラー23および対物レンズ24を共用して構成される。撮影用光源25は、単色の発光ダイオードで例えば緑色や青色などを発光するものでもよい。
撮影用光源25から射出された照明光は集光レンズ26により集光される。その照明光は撮影光として用いられ、スリット27を透過してスリット照明光となり、このスリット照明光のうち可視波長域のスリット照明光がダイクロイックミラー23を透過し、可視波長域のスリット照明光が対物レンズ24に導かれる。対物レンズ24を透過したスリット照明光により角膜Cが照明される。
[角膜内皮細胞撮影光学系]
角膜内皮細胞撮影光学系30は、対物レンズ31と、ハーフミラー32と、ミラー34と、リレーレンズ35と、マスク板130と、リレーレンズ132と、遮光板131と、ミラー36と、CCD17などとを有し、O3はこの光軸である。
マスク板130は、後述するラインセンサとCCD17と共役な位置に配置されている。
遮光板131は、前眼部観察時に角膜内皮細胞撮影光学系30の光路に挿入され、角膜内皮細胞の観察・撮影時にその光路から離脱される。挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。
角膜Cにより反射されたスリット照明光は、対物レンズ31に導かれる。対物レンズ31に導かれた反射光束R1、R2、R3の一部はハーフミラー32を透過し、ミラー34およびリレーレンズ35を介してマスク板130に入射する。
このマスク板130は、角膜表面からの反射光の部分を遮光し、角膜内皮細胞の反射光の部分を透過するように配置される。
合焦位置検出光学系60は、対物レンズ31と、ハーフミラー32と、ラインセンサ61とを有している。ラインセンサ61は、角膜Cとほぼ共役位置に、且つ、図9に示すように光学的に角膜Cの厚み方向となる方向に沿って配置されている。
ラインセンサ61上に達する角膜Cでのスリット光束の反射光束の強度分布は図9に示すようなものとなる。強度分布のピークUは角膜Cの表面での反射光束によるピークであり、ピークVは角膜内皮細胞S2での反射光束のピークである。
[制御系]
図10は角膜内皮細胞撮影装置100の制御系の構成を示すブロック図である。図10において、101はラインセンサ61の光量分布に基づいて角膜内皮細胞撮影光学系30が角膜内皮細胞S2に合焦しているかどうかを検出する合焦判断回路である。
合焦判断回路101は、図11に示す反射光束の強度分布のピークVとラインセンサ61の中心番地Qとの離間距離に応じた合焦信号を出力し、ピークVと中心番地Qとが一致したとき合焦完了信号を出力する。
角膜内皮細胞撮影装置100の装置本体303を被検眼Eに対して離反接近させると、ピークVの番地が移動する。装置本体303は、ピークVの番地Lが中心番地Qに一致したとき角膜内皮細胞に合焦されるように設定されている。すなわち、Zアライメントが完了したとき、角膜内皮細胞撮影光学系30つまり角膜内皮細胞撮影装置100は角膜内皮細胞S2に合焦される。
102はX,Y方向のアライメントを判定するアライメント判定回路であり、このアライメント判定回路102は、アライメント検出センサ51上でのアライメント指標光の虚像R´(図示せず)による信号の検出位置に基づいて、被検眼Eの光軸と装置本体303の光軸O1との左右(X方向)のズレ量と上下(Y方向)のズレ量とを判定する。
104は合焦判断回路101が出力する合焦信号やアライメント判定回路102が判定するX,Y方向のズレ量に基づいてX,Y,Zモータ201〜203を駆動させるドライバD1〜D3を制御する制御装置である。この制御装置104は、CCD17上の画像に基づいて表示部310にその画像を表示させたり、図示しない操作部の操作に基づいて前眼部照明光源1,アライメント指標光源41,撮影用光源25,観察用光源21などの発光を制御する。また、制御装置104は、操作部の操作などに基づいて外部固視標光源321〜326や発光ダイオード71〜73や発光ダイオード74a〜74hの発光を制御する。
X,Y,Zモータ201〜203は、角膜内皮細胞撮影装置100の装置本体303をX,Y,Z方向へ移動させるモータである。
[動 作]
次に、上記のように構成される角膜内皮細胞撮影装置100の動作について説明する。
先ず、図5に示す前眼部照明光源1を発光させる。このとき、遮光板16は光路から退避され、遮光板131は光路に挿入される。
前眼部照明光源1からの照明光は角膜Cにより反射され、この反射光は、観察窓343に入射し、ハーフミラー11,対物レンズ12,ハーフミラー13,絞り14および結像レンズ15を介してCCD17に達し、CCD17上に前眼部像が結像される。そして、図3に示すように表示部310の画面18に前眼部像E′が表示される。
また、内部固視標投影光学系70は、中心固視用の発光ダイオード71を発光させて、被検眼Eを固視させておく。
次いで、アライメント指標投影光学系40のアライメント指標光源41は発光してアライメント指標光を射出する。このアライメント指標光は、集光レンズ42により集光されてハーフミラー43を介して投影レンズ44に達し、この投影レンズ44により平行光束とされ、ハーフミラー11を介して被検眼Eの角膜Cに投影される。
アライメント指標光に基づく角膜反射光は、観察窓343に入射し、対物レンズ12を通った後ハーフミラー13によって反射され、アライメント検出センサ51上にアライメント指標光による像R´(図示せず)が結像される。
また、ハーフミラー13を透過する角膜反射光は、結像レンズ15に達し、この結像レンズ15によってアライメント指標光の虚像R(図6参照)による像R″がCCD17上に同時に形成される。このため、図7に示すように表示部310の画面18に被検眼Eの前眼部像E´とアライメント指標光の虚像像R″が表示される。検者は、虚像像R″が電子的に画面上に描いた円環状パターン像Aの範囲内に納まるように、表示部310のタッチパネル12の所定部分をタッチすることにより、装置本体303を上下左右に動かして、XYアライメントを行う。
オートアライメントモードの場合には、アライメント検出センサ51上に結像された像R′の位置から被検眼Eに対する装置本体303に対するX,Y方向のズレ量をアライメント判定回路102が求め、このズレ量に応じて制御装置104はドライバD1,D2を制御して装置本体303をX,Y方向へ移動させてXYアライメントを行う。
XYアライメントが完了すると、アライメント指標光源41及び発光ダイオード71の発光は停止され、観察用光源21から赤外光が発光されるとともに、遮光板16が光路に挿入され、遮光板131が光路から離脱される。
観察用光源21から射出された観察用光束は、スリット22,ダイクロイックミラー23および対物レンズ24を介して図8に示すように角膜Cを赤外光のスリット照明光で照明する。
角膜Cからのスリット照明光による反射光束は、図8に示すように角膜C表面の反射光束R1と角膜内皮細胞S2の反射光束R2と角膜実質S3の反射光束R3とを含む。
角膜Cにより反射されたスリット照明光は対物レンズ31に導かれ、反射光束R1、R2、R3の一部はハーフミラー32で反射されてラインセンサ61に達する。
合焦判断回路101は、ラインセンサ61の各受光素子の受光量に基づいて、図11に示す強度分布のピークVとラインセンサ61の中心番地Qとの離間距離に応じた合焦信号を出力する。
制御装置104は、合焦信号に基づいて表示部310に、図7に示すように、マーク15S,15P,15Maを表示する。マーク15Pとマーク15Maとの間の離間距離は、図11に示す強度分布のピークVとラインセンサ61の中心番地Qとの離間距離に対応したものとなる。手動の場合、検者は表示部310を見ながら、マーク15Pをマーク15Maに一致させるように装置本体を移動させる。
オートアライメントモードの場合、制御装置104は、その合焦信号に基づいてドライバD3を制御してZモータ203を駆動させ、ピークVとラインセンサ61の中心番地Qとが一致するように装置本体303を前後に移動させる。
ピークVとラインセンサ61の中心番地Qとが一致したら、すなわち、合焦(Z方向アライメント)が完了したら制御装置104はZモータ203を停止させる。
一方、ハーフミラー32を透過した反射光束R1、R2、R3は、ミラー34およびリレーレンズ35を介してマスク板130に導かれる。
このとき、マスク板130は、反射光束R2のみが透過するように配置されている。
マスク板130を透過した反射光束R2は、リレーレンズ132を通りミラー36で反射してCCD17に達し、CCD17上に反射光束R2による光像が形成される。すなわち、角膜内皮像が形成され、図12に示すように、表示部310の画面18に角膜内皮細胞像Jが表示され、撮影用光源25が発光されて撮影が実行されることになる。すなわち、角膜Cの中心部位の角膜内皮細胞が撮影される。
内側周辺部位を撮影する場合には、所定部位に対応した発光ダイオード74a〜74hのうちの1つを発光させて、上記と同様にして、XYアライメントやZアライメントを行ってその部位の撮影を行う。
角膜Cの周辺部位を撮影する外側周辺撮影モードが設定されている場合、上記撮影が実行された後、観察用光源21の発光が停止されるとともに、遮光板16は光路から退避され、遮光板131は光路に挿入される。
そして、外部周辺撮影モードに入って外部固視標光源321〜326のいずれか1つが発光されるが、この際に、装置本体303がベース部302に対して所定距離だけ後退される。すなわち、被検眼Eに対して装置本体303が後方に所定距離移動していく。
この後、外部固視標光源321〜326のうちの1つが発光される。被検眼Eに対して装置本体303が後方に後退されていることにより、被検者は、発光されている外部固視標光源321〜326を視認にし易くなり、視線を外部固視標光源321〜326に向け易くなる。このため、被検者の視線を内部固視標から外部固視標へ速やかに誘導させることができる。
この場合、外部固視標光源321〜326の発光は、点滅でもよく、また、初期の所定時間だけ点滅させ、この後連続発光させるようにしてもよい。
この後、アライメント指標光源41を発光させ、上記と同様にしてXYアライメントが行なわれ、XYアライメントが完了すると、アライメント指標光源41の発光は停止され、観察用光源21から赤外光が発光されるとともに、遮光板16が光路に挿入され、遮光板131が光路から離脱される。
そして、上記と同様にしてZ方向のアライメントが行なわれて、外部周辺部位の角膜内皮細胞の撮影が実行される。
さらに、他の外部固視標光源321〜326が発光されて、他の外部周辺部位の角膜内皮細胞の撮影が引き続き行われる場合、発光される外部固視標光源321〜326が切り換わる毎に、上記と同様にして、装置本体303を後退させて被検者の視線を外部固視標に誘導させるようにしてもよいが、被検者は外部固視標光源321〜326が装置本体303の前面にあるのかが認識されているので、装置本体303を後退させずに、外部固視標光源321〜326を発光させて被検者の視線を誘導させてもよい。
上記実施例では、外部固視標光源321〜326に視線を誘導する場合に、装置本体303を後退させているが、発光ダイオード71〜73のいずれかに固視させた状態から、内部周辺固視用の発光ダイオード74a〜74hに視線を誘導する場合にも、装置本体303を後退させるようにしてもよい。
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
10 前眼部観察光学系
20 角膜内皮細胞照明光学系(スリット光照射光学系)
30 膜内皮細胞撮影光学系
40 アライメント指標投影光学系
50 アライメント検出光学系(アライメント検出手段)
70 内部固視標投影光学系
100 角膜内皮細胞撮影装置
303 装置本体
321〜326 外部固視標光源(外部固視標)

Claims (3)

  1. 被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、前記被検眼を所定の方向に向ける内部固視標及び外部固視標と、前記被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段と、前記スリット光照射光学系と前記角膜内皮細胞撮影光学系と前記内部固視標及び前記外部固視標と前記アライメント検出手段が設けられた前記装置本体とを備え、この装置本体が前記被検眼に対して前後,左右,上下に移動可能な角膜内皮細胞撮影装置であって、
    点灯する固視標を順次変更させて角膜の複数の部位を順次撮影していく際、次に、撮影する際の固視標が外部固視標であるとき、撮影が完了する毎に、前記装置本体を一旦後退させ、再度アライメントが行われ、再度のアライメントが完了された際に、角膜内皮細胞の撮影が実行されることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
  2. 前記装置本体が後退された後、前記外部固視標が点灯または点滅されることを特徴とする請求項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
  3. 前記外部固視標が点灯または点滅された状態で、前記装置本体が移動されて再度アライメントが行われることを特徴とする請求項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
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