JP6355952B2 - Corneal imaging device - Google Patents

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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像を撮像する角膜撮影装置に関するものである。 The present invention relates to a cornea imaging apparatus that captures a cornea image by irradiating illumination light to a subject's eye and receiving reflected light from the cornea of the subject's eye.

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。 Conventionally, the cell state of the cornea, particularly the corneal endothelium, has been observed when determining the presence or absence of an eye disease or diagnosing the postoperative course of the eye.

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撮影装置が知られている。この角膜撮影装置は、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。 When observing the cell state of such corneal endothelium, a corneal imaging apparatus that can image corneal endothelial cells in a non-contact manner with respect to an eye to be examined is known. In this cornea photographing device, a slit-shaped illumination light is irradiated obliquely to the cornea of an eye to be examined by an illumination optical system, and reflected light from the cornea is received by an imaging optical system to image corneal endothelial cells. Yes.

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を得るためには、照明光学系および撮像光学系における合焦位置を正確に角膜内皮細胞の位置に位置合わせする必要があり、特に、角膜内皮細胞に対するZ方向(前後方向)のアライメントが重要とされているが、上述のように角膜内皮細胞はその厚さ寸法が薄いことから困難とされていた。 By the way, since the corneal endothelial cell has a small thickness dimension, the corneal imaging apparatus has a problem that it is difficult to obtain a clear focused image of the corneal endothelial cell. In particular, since the corneal imaging apparatus employs slit-shaped illumination light, in order to avoid the adverse effects of reflected light from the corneal epithelium or corneal stroma and obtain a clear corneal endothelial cell, the illumination optical system and The in-focus position in the imaging optical system needs to be accurately aligned with the position of the corneal endothelial cell, and in particular, alignment in the Z direction (front-rear direction) with respect to the corneal endothelial cell is important. Endothelial cells have been considered difficult because of their small thickness.

特許文献1には、角膜表面(角膜上皮)に対しアライメント光を照射し、その反射光(輝点)を本体内部のアライメント検出センサで検出してXY位置のアライメントを行い、別のアライメント光を被検眼の角膜に対し斜めから入射し、その反射像を1次元CCDで受光し、その受光信号から照明光学系および撮像光学系の合焦位置(Z座標)を検出し、検出された合焦位置を一度、角膜の後方(角膜内皮細胞より後方の房水に満たされた位置)に移動させた後、光学系を後退移動させて合焦位置を前方(角膜方向)に移動し、合焦位置を前方方向(Z方向)に移動中に角膜の後端側の反射光が検出されたことに基づいて角膜撮影を開始し、連続的に複数枚撮影する方法が開示されている。 In Patent Document 1, the corneal surface (corneal epithelium) is irradiated with alignment light, the reflected light (bright spot) is detected by an alignment detection sensor inside the main body, the XY position is aligned, and another alignment light is emitted. Incidently incident on the cornea of the eye to be examined, the reflected image is received by a one-dimensional CCD, the in-focus position (Z coordinate) of the illumination optical system and the imaging optical system is detected from the received light signal, and the detected focus is detected. Once the position is moved to the back of the cornea (the position filled with aqueous humor behind the corneal endothelial cells), the optical system is moved backward to move the in-focus position to the front (corneal direction). A method is disclosed in which corneal imaging is started based on detection of reflected light on the rear end side of the cornea while moving the position in the forward direction (Z direction), and a plurality of images are continuously captured.

そして、撮影された複数の撮影画像の光量レベルやコントラストに基づいて撮影画像を取捨選択することにより、精度の高い角膜内皮像が取得できるとしている。 And it is supposed that a highly accurate corneal endothelium image can be acquired by selecting a photographed image based on the light level and contrast of a plurality of photographed images.

上記のように、特許文献1に係る構成によれば、角膜の後端(角膜内皮細胞の最下端部)から角膜内皮細胞の全領域に渡って合焦位置を移動し連続的に角膜撮影を行い、撮影された複数枚の撮影画像を取捨選択することによって、角膜内皮細胞像を高精度に且つ優れた効率を持って撮像することができるとしている。 As described above, according to the configuration according to Patent Document 1, the in-focus position is moved over the entire area of the corneal endothelial cell from the rear end of the cornea (the lowermost end portion of the corneal endothelial cell), and continuous corneal imaging is performed. By performing and selecting a plurality of photographed images, a corneal endothelial cell image can be imaged with high accuracy and excellent efficiency.

特許第4916255号公報Japanese Patent No. 4916255

しかし、特許文献1のような角膜上皮の輝点を用いたXYアライメントは、角膜上皮の頂点位置と角膜内皮細胞の頂点位置(XY座標)が必ずしも一致するものではないため、最適なXY座標位置での角膜内皮細胞の画像を取得することが困難であった。 However, in the XY alignment using the bright spot of the corneal epithelium as in Patent Document 1, the apex position of the corneal epithelium and the apex position (XY coordinate) of the corneal endothelial cell do not necessarily coincide with each other. It was difficult to obtain images of corneal endothelial cells at

また、角膜内皮細胞の撮像中もXYアライメントを行う必要があり、特許文献1では角膜内皮細胞の撮像の合間に実施するようになっている。この場合、XYアライメント光が角膜内皮細胞を撮像に入り込まないよう常時、撮像用の照明光とXYアライメント光に対して光源の切換え制御を行う必要がある。 Moreover, it is necessary to perform XY alignment during imaging of corneal endothelial cells, and in Patent Document 1, it is performed between imaging of corneal endothelial cells. In this case, it is necessary to always perform switching control of the light source for the illumination light for imaging and the XY alignment light so that the XY alignment light does not enter the corneal endothelial cells.

さらに、前後方向(Z軸方向)に移動させながら所定時間間隔で連続して複数枚の画像を撮影し、撮影した複数枚の画像の中から、光量レベルやコントラストに基づいて良好な画像を選択する方法は、必ずしもZ位置の最適位置での画像を取得できるわけではない。 Furthermore, a plurality of images are taken continuously at predetermined time intervals while moving in the front-rear direction (Z-axis direction), and a good image is selected from the plurality of taken images based on the light level and contrast. This method does not necessarily obtain an image at the optimum position of the Z position.

本発明は、上述の課題を解決するものであり、特別な制御を行うことなく、簡易な方法により最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能な角膜撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a cornea imaging apparatus capable of acquiring a corneal endothelium image at an optimal position (X, Y, Z coordinates) by a simple method without performing special control. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、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、スリット光束による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光電素子を備えた撮像光学系とを備え、それら照明光学系及び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て合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得する取得手段と、取得した角膜内皮像を解析する解析手段と、解析手段から得られた解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出する算出手段と、算出結果に基づいて、XYアライメントを行うアライメント手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an illumination optical system including an illumination light source that irradiates a slit light beam obliquely to the eye to be examined, and a reflected light beam from the cornea of the eye to be examined by the slit light beam. And an optical imaging system that includes a photoelectric element that captures a corneal image and moves the illumination optical system and the imaging optical system as a whole toward or away from the eye to be focused. In a corneal imaging apparatus including a driving unit, an acquisition unit that continuously acquires a corneal endothelium image at a position where a corneal endothelium image can be acquired, an analysis unit that analyzes the acquired corneal endothelium image, and an analysis unit The present invention is characterized by comprising a calculation means for calculating the amount of deviation of each of the X and Y coordinates based on the analysis result, and an alignment means for performing XY alignment based on the calculation result.

角膜内皮細胞が取得可能な位置までは角膜上皮の輝点を用いた従来のXYアライメントを実施し、角膜内皮細胞が取得可能な位置で連続して角膜内皮像を取得し、取得した角膜内皮像を解析し、その解析結果から現在のXY座標の位置ずれ量に基づいてXYアライメントを行うことにより、最適位置での角膜内皮細胞の画像を取得することが可能になる。 Conventional XY alignment using the bright spot of corneal epithelium is performed until the position where corneal endothelial cells can be acquired, and corneal endothelial images are continuously acquired at the positions where corneal endothelial cells can be acquired. By performing XY alignment based on the current XY coordinate position shift amount from the analysis result, it is possible to acquire an image of the corneal endothelial cell at the optimum position.

また、本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1にかかる角膜撮影装置において、X(Z)座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像(スリット画像)から角膜内皮細胞像の両端エッジ位置を検出し、その検出結果から算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the corneal imaging device according to the first aspect, the calculation method of the amount of deviation of the X (Z) coordinates is based on the acquired corneal endothelial image (slit image). It is characterized in that the positions of both end edges of the image are detected and calculated from the detection result.

角膜内皮細胞像の左右(X方向)のエッジ位置を検出し、検出した左右のエッジ位置から角膜内皮細胞像の左右方向に中心位置を求め、その位置と取得した細胞画像の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なX(Z)座標アライメントが可能である。 The left and right (X direction) edge positions of the corneal endothelial cell image are detected, the center position is obtained in the left and right direction of the corneal endothelial cell image from the detected left and right edge positions, and the difference between the position and the center position of the acquired cell image By calculating the quantity, precise X (Z) coordinate alignment is possible.

また、本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)の輝度値の分布状態から算出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the corneal imaging apparatus according to the first or second aspect, the method for calculating the amount of Y-coordinate deviation is the Y-coordinate direction of the acquired corneal endothelium image (the eye to be examined). It is calculated from the distribution state of the luminance value in the vertical direction).

Y座標方向の所定領域(例えば10画素程度)毎でその領域における画素値の合計値を各所定領域の輝度値として、Y座標方向の分布状態を検出し、輝度値のピーク値の位置と細胞画像のY座標方向(上下方向)の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なY座標アライメントが可能である。 For each predetermined area (for example, about 10 pixels) in the Y coordinate direction, the total value of the pixel values in that area is used as the luminance value of each predetermined area, the distribution state in the Y coordinate direction is detected, the position of the peak value of the luminance value and the cell By calculating the amount of deviation from the center position of the image in the Y coordinate direction (vertical direction), precise Y coordinate alignment is possible.

また、本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)のコントラスト値の分布状態から算出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the corneal imaging apparatus according to the first or second aspect, the method for calculating the amount of Y-coordinate deviation is the Y-coordinate direction of the acquired corneal endothelium image (the eye to be examined). (Up and down direction) of the contrast value is calculated.

Y座標方向の所定領域(例えば10画素程度)毎で隣合う画素間の差の絶対値の合計値を各所定領域のコントラスト値として、Y座標方向の分布状態を検出し、コントラスト値のピーク値の位置と細胞画像のY座標方向(上下方向)の中心位置とのずれ量を算出することにより、精密なY座標アライメントが可能である。 The distribution value in the Y coordinate direction is detected using the sum of absolute values of differences between adjacent pixels in a predetermined region (for example, about 10 pixels) in the Y coordinate direction as the contrast value of each predetermined region, and the peak value of the contrast value By calculating the amount of deviation between the position of and the center position of the cell image in the Y-coordinate direction (vertical direction), precise Y-coordinate alignment is possible.

また、本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項2にかかる角膜撮影装置において、Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the corneal imaging device according to the first or second aspect, the method for calculating the amount of deviation of the Y coordinate is such that the luminance value of the acquired corneal endothelium image is a predetermined value. The area of the above region is calculated.

取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出し、その面積が最大になる位置にY座標アライメントを行うことにより、精密なY座標アライメントが可能である。 Accurate Y coordinate alignment is possible by calculating the area of a region where the luminance value of the acquired corneal endothelium image is equal to or greater than a predetermined value and performing Y coordinate alignment at a position where the area is maximized.

上記のように、本発明にかかる角膜撮影装置は、特別な制御を行うことなく、かつ、簡易な方法で、最適な位置(X、Y、Z座標)における角膜内皮像を取得可能なのである。 As described above, the corneal imaging device according to the present invention can acquire a corneal endothelium image at an optimum position (X, Y, Z coordinates) by a simple method without performing special control.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing for demonstrating the optical system as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての角膜撮影装置を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the cornea imaging device as one Embodiment of this invention. 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。Explanatory drawing for demonstrating the control circuit etc. which are connected to the optical system shown in FIG. 角膜撮影装置の撮影手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the imaging | photography procedure of a cornea imaging device. 表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the anterior eye part displayed on a display screen. 角膜各層における反射光束を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the reflected light beam in each layer of a cornea. 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。Explanatory drawing which shows light quantity distribution detected by a light quantity detection means. 装置光学系の移動速度を変化を示す説明図。Explanatory drawing which shows a change in the moving speed of an apparatus optical system. 角膜内皮反射光の検出方法および画像の取捨選択方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the detection method of corneal-endothelium reflected light, and the selection method of an image. 画像における画素の配置を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating arrangement | positioning of the pixel in an image. 角膜各層の構造を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the structure of each layer of a cornea. 本発明の一実施形態における、角膜内皮像を用いたX(Z)アライメント方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the X (Z) alignment method using the corneal endothelium image in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、角膜内皮像を用いたYアライメント方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the Y alignment method using the corneal endothelium image in one Embodiment of this invention.

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。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、図1に、本発明における角膜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。 First, FIG. 1 shows an apparatus optical system 10 as an embodiment of a cornea photographing apparatus according to the present invention. The apparatus optical system 10 includes an imaging illumination optical system 14 and a position detection optical system 16 on one side with an observation optical system 12 for observing the anterior eye portion of the eye E to be examined, and a position detection illumination on the other side. The optical system 18 and the imaging optical system 20 are provided. In particular, in the present embodiment, the illumination optical system is configured to include the imaging illumination optical system 14 and the position detection illumination optical system 18.

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。 The observation optical system 12 is configured such that a half mirror 22, an objective lens 24, a half mirror 26, a cold mirror 27, and a CCD 28 as a photoelectric element are provided on the optical axis O1 in order from a position close to the eye E. Further, a plurality (two in the present embodiment) of observation light sources 30 and 30 are arranged in front of the eye E to be examined. As the observation light sources 30, 30, for example, infrared LEDs that emit infrared light beams are used. The cold mirror 27 transmits infrared light while reflecting visible light, and the reflected light beam emitted from the observation light sources 30 and 30 and reflected by the anterior eye portion of the eye E is examined. The image is formed on the CCD 28 through the objective lens 24 and the cold mirror 27.

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、対物レンズ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。 The imaging illumination optical system 14 includes a projection lens 32, a cold mirror 34, a slit 36, a condensing lens 38, and an imaging light source 40 in order from a position close to the eye E. The imaging light source 40 is, for example, an LED that emits a visible light beam. The cold mirror 34 transmits infrared light while reflecting visible light. Then, the light beam emitted from the imaging light source 40 is converted into a slit light beam through the objective lens 38 and the slit 36, reflected by the cold mirror 34, and then irradiated to the cornea C from the oblique direction through the projection lens 32. It is like that.

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。 The position detection optical system 16 has a part of its optical axis aligned with the optical axis of the imaging illumination optical system 14, and is provided with a projection lens 32, a cold mirror 34, and a line sensor 44 in order from a position close to the eye E. Is configured. A light beam emitted from an observation light source 54 to be described later and reflected by the cornea C is imaged on the line sensor 44 through the projection lens 32 and the cold mirror 34.

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。 On the other hand, the position detection illumination optical system 18 includes an objective lens 46, a cold mirror 48, a condenser lens 52, and an observation light source 54 as a position detection light source in order from a position close to the eye E. . As the observation light source 54, for example, an infrared light source such as an infrared LED is suitably employed. The infrared light beam emitted from the observation light source 54 is irradiated to the cornea C from an oblique direction. Note that the observation light source 54 may be configured by combining a visible light source such as a halogen lamp or visible light LED and an infrared filter, for example. However, the observation light source 54 is not necessarily an infrared light source, and a visible light source such as a halogen lamp or a visible light LED may be used. When a visible light source is used, the illuminance is preferably made smaller than the illuminance of the imaging light source 40. Thereby, it is possible to reduce the burden on the subject when irradiating the light beam from the observation light source 54 such as alignment.

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。 The imaging optical system 20 has a part of its optical axis aligned with the optical axis of the position detection illumination optical system 18, and the objective lens 46, cold mirror 48, slit 56, magnification change in order from the position close to the eye E to be examined. A lens 58, a focusing lens 60, a cold mirror 27, and a CCD 28 are provided. Then, the light beam irradiated from the imaging light source 40 and reflected by the cornea C is reflected by the cold mirror 48 through the objective lens 46, and then converted into a parallel light beam by the slit 56. The light is reflected by the cold mirror 27 through the lens 60 and imaged on the CCD 28.

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。 The half mirror 22 provided on the observation optical system 12 constitutes a part of the fixation target optical system 64 and the alignment optical system 66.

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。 The fixation index optical system 64 includes a half mirror 22, a projection lens 68, a half mirror 70, a pinhole plate 72, and a fixation target light source 74 in order from a position close to the eye E. The fixation target light source 74 is a light source that emits visible light, such as an LED, and the light beam emitted from the fixation target light source 74 is transmitted through the pinhole plate 72 and the half mirror 70 and then converted into a parallel light beam by the projection lens 68. Then, it is reflected by the half mirror 22 and irradiated to the eye E.

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。 The alignment optical system 66 includes a half mirror 22, a projection lens 68, a half mirror 70, a diaphragm 76, a pinhole plate 78, a condenser lens 80, and an alignment light source 82 in order from a position close to the eye E. . Infrared light is emitted from the alignment light source 82, and the infrared light is collected by the condenser lens 80, passes through the pinhole plate 78, and is guided to the diaphragm 76. The light that has passed through the diaphragm 76 is reflected by the half mirror 70, converted into a parallel light beam by the projection lens 68, reflected by the half mirror 22, and applied to the eye E.

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。 Further, the half mirror 26 provided on the observation optical system 12 constitutes a part of the alignment detection optical system 84.

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。 The alignment detection optical system 84 includes a half mirror 26 and an alignment detection sensor 88 capable of detecting the position in order from a position close to the eye E. The light beam emitted from the alignment light source 82 and reflected by the cornea C is reflected by the half mirror 26 and guided to the alignment detection sensor 88.

このような構造とされた装置光学系10は、図2に示す角膜撮影装置100に収容されている。角膜撮影装置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表示画面110が設けられている。 The apparatus optical system 10 having such a structure is accommodated in the cornea photographing apparatus 100 shown in FIG. The cornea photographing apparatus 100 is configured such that a main body 104 is provided on a base 102, and a case 106 is provided on the main body 104 so as to be movable back and forth, right and left, and up and down. The base 102 has a built-in power supply device and is provided with an operation stick 108 so that the case 106 can be driven by operating the operation stick 108. Further, the main body unit 104 accommodates control circuits and the like described later, and a display screen 110 including a liquid crystal monitor, for example.

さらに、図3に示すように、角膜撮影装置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。 Further, as shown in FIG. 3, the cornea photographing apparatus 100 is provided with a driving unit that moves the apparatus optical system 10 toward or away from the eye E by driving the case 106. . These driving means are constituted by, for example, a rack and pinion mechanism, and in this embodiment, an X-axis driving mechanism 112 that drives the apparatus optical system 10 in the vertical X direction in FIG. 3, and a paper surface in FIG. A Y-axis drive mechanism 114 that drives in the vertical Y direction and a Z-axis drive mechanism 116 that drives in the left-right Z direction in FIG. 3 are provided.

また、角膜撮影装置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。なお、図示は省略するが、撮像制御回路117は、各照明光源30、40、54、74、82にも接続されており、これらの発光を制御出来るようにされている。 Further, the cornea photographing apparatus 100 is provided with an imaging control circuit 117 serving as an imaging control unit that performs operation control of imaging of the cornea image by the apparatus optical system 10. The X-axis drive mechanism 112, the Y-axis drive mechanism 114, and the Z-axis drive mechanism 116 are connected to the imaging control circuit 117, and are driven based on a drive signal from the imaging control circuit 117. Yes. The alignment detection sensor 88 is connected to an XY alignment detection circuit 118, and the XY alignment detection circuit 118 is connected to an imaging control circuit 117. The line sensor 44 is connected to the Z alignment detection circuit 120, and the Z alignment detection circuit 120 is connected to the imaging control circuit 117. Thereby, detection information of the alignment detection sensor 88 and the line sensor 44 is input to the imaging control circuit 117. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the imaging control circuit 117 is also connected to each illumination light source 30,40,54,74,82, and it can control these light emission.

さらに、角膜撮影装置100には、CCD28が受像した画像が入力されて、かかる画像を取捨選択する画像選択回路122が設けられていると共に、かかる画像選択回路122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124が設けられている。 Further, the cornea photographing apparatus 100 is provided with an image selection circuit 122 that receives an image received by the CCD 28 and selects the image, and stores the image selected by the image selection circuit 122. A storage device 124 is provided as a means.

次に、このような構造とされた角膜撮影装置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。 Next, in the corneal imaging device 100 having such a structure, an outline of the corneal endothelium imaging procedure executed by the imaging control circuit 117 is shown in FIG.

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。 First, in S1, the alignment (XY alignment) of the apparatus optical system 10 in the X direction and the Y direction is performed on the eye E. During such XY alignment, the fixation target light emitted from the fixation target light source 74 is guided to the eye E. Then, by fixing the fixation target light applied to the subject, the optical axis direction of the eye E can be matched with the direction of the optical axis O1 of the observation optical system 12. Under such a state, the light beam irradiated from the observation light sources 30 and 30 and reflected by the anterior eye portion of the eye E is guided onto the CCD 28. As a result, as shown in FIG. 5, the anterior segment of the eye E is displayed on the display screen 110.

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125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126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126がアライメントパターン125の枠内に入るように、装置光学系10の位置を調節する。 Further, on the display screen 110, for example, an alignment pattern 125 having a rectangular frame shape generated by a superimpose signal or the like is displayed over the eye E. At the same time, the light beam emitted from the alignment light source 82 toward the subject eye E is reflected by the anterior eye portion of the subject eye E and guided to the CCD 28, so that the display screen 110 has the dotted alignment light 126. It is displayed. Then, the operator operates the operation stick 108 to drive the apparatus optical system 10 and adjust the position of the apparatus optical system 10 so that the alignment light 126 enters the frame of the alignment pattern 125.

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126がアライメントパターン125の枠内に入ると、アライメント光126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10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10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、後述するように、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。また、特に本実施形態においては、アライメント光源82と観察用光源30,30を短時間で交互に点滅せしめると共に、アライメント光源82の点灯タイミングに合わせてアライメント検出センサ88による検出が行われるようになっている。これにより、XYアライメントに際して観察用光源30,30の赤外光束が影響を与えることの無いようにされている。なお、アライメント光源82と観察用光源30,30の点滅はCCD28における受光信号への変換速度よりも高速に行われることから、CCD28の受光信号が出力される表示画面110には、両光源82,30が点滅して認識されることはなく、恰も両光源82,30が連続して点灯しているように認識される。 A part of the light beam irradiated from the alignment light source 82 and reflected by the anterior eye portion of the eye E is reflected by the half mirror 26 and guided to the alignment detection sensor 88. The alignment light source 82 emits an infrared beam that is not recognized by the subject, thereby reducing the burden on the subject. Here, the alignment detection sensor 88 can detect the position of the alignment light 126 in the X direction and the position of the Y direction when the alignment light 126 enters the frame of the alignment pattern 125. The X direction position and the Y direction position are input to the XY alignment detection circuit 118. The XY alignment detection circuit 118 drives the X-axis drive mechanism 112 so that the optical axis O1 of the observation optical system 10 approaches the optical axis of the eye E based on the positional information in the X direction, and uses the positional information in the Y direction. Based on this, the Y-axis drive mechanism 114 is driven so that the optical axis O1 of the observation optical system 10 approaches the optical axis of the eye E to be examined. Thereby, the alignment of the apparatus optical system 10 with respect to the eye E in the XY directions is performed. As will be described later, such XY alignment is performed at an appropriate timing even during imaging. Particularly in the present embodiment, the alignment light source 82 and the observation light sources 30 and 30 are alternately blinked in a short time, and detection by the alignment detection sensor 88 is performed in accordance with the lighting timing of the alignment light source 82. ing. As a result, the infrared light beams of the observation light sources 30 and 30 are not affected during the XY alignment. The blinking of the alignment light source 82 and the observation light sources 30 and 30 is performed at a higher speed than the conversion speed of the CCD 28 into the light reception signal. 30 is not recognized by blinking, and the light source 82, 30 is recognized as being continuously lit.

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。このように、本実施形態においては、S2およびZ軸駆動機構116を含んで、撮像前前進制御手段が構成さ
れている。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。
Next, in S <b> 2, the Z-axis drive mechanism 116 is driven, and the apparatus optical system 10 is moved forward in a direction approaching the eye E to be examined. Thus, in the present embodiment, the pre-imaging advance control means is configured including S2 and the Z-axis drive mechanism 116. Then, the observation light source 54 is caused to emit light, and the infrared light beam irradiated from the observation light source 54 is irradiated obliquely onto the cornea C of the eye E, and the light beam reflected from the cornea C is Light is received by the sensor 44. In particular, in this embodiment, since the light beam emitted from the observation light source 54 is an infrared light beam, the burden on the subject is reduced.

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。 The infrared light beam from the observation light source 54 is reflected with a different amount of reflected light for each layer of the cornea C, such as epithelial cells of the cornea C, corneal stroma, and corneal endothelium. As schematically shown in FIG. 6, the infrared light beam L from the observation light source 54 is first reflected by the epithelial cells e that form the boundary surface between the air and the cornea C. Further, a part of the light beam transmitted through the epithelial cell e is reflected by the corneal stroma s and the corneal endothelium en. The amount of the reflected light beam e ′ reflected by the epithelial cell e is the largest, the amount of the reflected light beam en ′ reflected by the corneal endothelium en is relatively small, and the reflected light beam s ′ reflected by the corneal substance s. The light intensity is the smallest. Further, since the anterior chamber a is filled with aqueous humor, the infrared light beam L is hardly reflected in the anterior chamber a.

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128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130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。 These reflected light beams are detected by the line sensor 44, and the light quantity distribution as shown in FIG. In FIG. 7, the first peak portion 128 having the largest amount of light indicates the reflected light from the corneal epithelium. Next, the second peak portion 130 with the largest amount of light indicates the reflected light from the corneal endothelium. Then, the imaging control circuit 117 drives the Z-axis drive mechanism 116 to set the device at a predetermined distance D1 in consideration of the physiological corneal thickness variation of the human eye from the position of the corneal epithelium detected by the line sensor 44. The optical system 10 is driven forward in a direction approaching the cornea C. The moving distance from the corneal epithelium is appropriately set within a range of 1000 to 1500 μm, for example. Thereby, the focus position of the imaging optical system 20 in the apparatus optical system 10 is positioned behind the endothelial cells in the cornea C. A position behind the corneal epithelium by a predetermined distance: D1 is set as the inversion position of the apparatus optical system 10.

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。このように、本実施形態においては、S3およびZ軸駆動機構116を含んで、反転作動制御手段および撮像時後退制御手段が構成されている。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。 Next, when the apparatus optical system 10 is positioned at the reversal position, in S3, the Z-axis drive mechanism 116 is driven in the opposite direction, so that the apparatus optical system 10 moves away from the eye E on the Z-axis. It can be operated backwards. As described above, in the present embodiment, the reversal operation control means and the imaging reverse control means are configured including S3 and the Z-axis drive mechanism 116. Here, the apparatus optical system 10 is configured such that the reverse speed is changed from when the reverse operation is started from the inversion position to when the imaging is completed. FIG. 8 shows changes in the moving speed in the backward operation of the apparatus optical system 10.

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130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。また、撮像用光源40は、所定の短い間隔で点滅発光せしめられており、かかる撮像用光源40が消灯せしめられたタイミングで、前記S1におけるXYアライメントが同時に行われるようになっている。 First, as described above, the apparatus optical system 10 starts to move backward from the reverse position (P1 in FIG. 8). Such reverse operation is performed at a relatively high speed of, for example, about 500 μm to 3000 μm / sec, more preferably about 2000 μm / sec. Then, in S4, the observation light sources 30, 30 are turned off and the imaging light source from the time when the position reaches the rear position (P2 in FIG. 8) by a predetermined distance: D2 (see FIG. 7) from the corneal endothelial cell position. 40 light emission starts. In the present embodiment, the predetermined distance from the corneal endothelial cell: D2 is determined from a predetermined threshold at which the light amount distribution detected by the line sensor 44 is slightly smaller than the second peak portion 130. The separation distance is. Further, the specific value of the predetermined distance: D2 is preferably a value having a certain margin so that the corneal endothelial cells can be reliably captured in consideration of the detection accuracy of the line sensor 44 and the positional deviation of the eye E to be examined. However, when the predetermined distance: D2 increases, the light emission time of the imaging light source 40 becomes longer, increasing the burden on the subject. Therefore, the predetermined distance: D2 is preferably a value in the range of 200 to 500 μm. Is done. The imaging light source 40 is flashed at predetermined short intervals, and the XY alignment in S1 is simultaneously performed at the timing when the imaging light source 40 is turned off.

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、S5において、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。S5におけ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132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132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132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。 Then, while the apparatus optical system 10 is moved backward at a relatively high speed, the reflected light from the endothelial cells of the cornea C is detected by the CCD 28 in S5 (P3 in FIG. 8). Deceleration starts. The detection of the reflected light from the endothelial cells in S5 is performed, for example, as shown in FIG. 9, one or more (in this embodiment, five) appropriate horizontal lines in the image 132 taken by the CCD 28: 11 to 15 From the luminance value of the upper pixel, it is determined that the reflected light from the corneal endothelial cell is detected based on the number of pixels having a luminance value equal to or higher than a predetermined value. In the present embodiment, the luminance value of each pixel in the image 132 is detected with 255 gradations (luminance value 1 is the darkest and luminance value 255 is the brightest) from luminance value 1 to luminance value 255, and unevenness of the endothelial reflected light is detected. In consideration of the above, the luminance values of the respective pixels on the five horizontal lines: l1 to l5 on the image 132 are detected. Then, the number of pixels having a luminance value of 25 to 255 in each pixel on the horizontal lines: l1 to l5 is counted. Note that the luminance values 25 to 255 are amounts of light that can recognize reflected light that is clearly visible. And the average value of the number of pixels counted in the horizontal lines: l1 to l5, or the maximum value of the number of pixels counted in the horizontal lines: l1 to l5 is approximately 30 μm in terms of the distance on the corneal endothelium. The position corresponding to the amount of reflected light is the deceleration start point (P3 in FIG. 8).

S5において減速作動が開始されて、比較的遅い速度(例えば、100〜300μm/secの速度)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、装置光学系10における合焦位置が図8に示す、角膜内皮細胞のX位置の中心(P5)の位置を含む位置調整の領域に入った時点PZ0(図12に示すように取得されるスリット画像Fの中に角膜内皮像の両端エッジが検出できる位置)で、後退作動を停止し、S6において、CCD28によって検出される角膜内皮像の撮影が開始される。尚、図8の位置調整の領域(PZ0〜PZ1の範囲、斜線部)はXアライメント時に後退及び前進作動を行う領域を示したものである。 Since the deceleration operation is started in S5 and a relatively slow speed (for example, a speed of 100 to 300 μm / sec) is reached (P4 in FIG. 8), the apparatus optical system 10 is at such a relatively slow speed. It can be operated backwards. Then, from the time when the deceleration is completed, a time point PZ0 (FIG. 12) when the in-focus position in the apparatus optical system 10 enters the position adjustment region including the position of the center (P5) of the X position of the corneal endothelial cell shown in FIG. The retreat operation is stopped at a position where both end edges of the corneal endothelium image can be detected in the acquired slit image F as shown in FIG. 6, and in S6, imaging of the corneal endothelium image detected by the CCD 28 is started. Note that the position adjustment region in FIG. 8 (range of PZ0 to PZ1, shaded portion) indicates a region where the backward and forward operations are performed during X alignment.

後退作動を停止後に撮影された角膜内皮像は一時記憶装置124に記憶され、S7で、図示されていない演算装置にて解析され、S8で、X(Z)位置のずれ量を算出する。 The corneal endothelium image taken after stopping the retreat operation is stored in the temporary storage device 124, analyzed by a computing device (not shown) in S7, and the deviation amount of the X (Z) position is calculated in S8.

図12には撮像照明光学系14と撮像光学系20からなる角膜内皮像連続撮影時における、角膜内皮像(en)を用いたX(Z)アライメント方法を説明するための説明図である。(a)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上の角膜内皮細胞位置より後方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、(b)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上、つまり、対象とする角膜内皮細胞のX方向の中心にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、(c)は撮像光学系における合焦位置が光軸O1上の角膜内皮細胞位置より前方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものである。(実際には、撮像用光源40の光束は角膜Cへの入射時及び内皮細胞からの反射光束が角膜Cから放射時に、角膜上皮eで少し屈折されるが、説明をわかりやすくするため、屈折状態は省略されている。) FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an X (Z) alignment method using a corneal endothelium image (en) at the time of continuous photographing of a corneal endothelium image including the imaging illumination optical system 14 and the imaging optical system 20. (A) shows the corneal endothelial cell position of the eye to be imaged when the in-focus position in the imaging optical system is behind the corneal endothelial cell position on the optical axis O1, and (b) shows the imaging optical system. 3 shows the position of the corneal endothelial cell of the eye to be imaged when the in-focus position is on the optical axis O1, that is, the center of the target corneal endothelial cell in the X direction, and (c) shows the imaging optical system. 2 shows the position of the corneal endothelial cell of the eye to be imaged when the in-focus position is ahead of the position of the corneal endothelial cell on the optical axis O1. (In practice, the luminous flux of the imaging light source 40 is slightly refracted by the corneal epithelium e when incident on the cornea C and when the reflected luminous flux from the endothelial cells is emitted from the cornea C. The state is omitted.)

図12の(a)〜(c)からわかるように、装置光学系10をZ軸方向(図では左右方向)に移動すると、撮影される角膜内皮細胞の位置はX軸方向(図では上下方向)に移動する。つまり、装置光学系10をZ軸方向に調整することにより、X軸方向のアライメントが行われるのである。図4のS8では、「X位置のずれ量算出」と記載があるが、「Z位置のずれ量算出」と同意であり、以後、角膜内皮像を用いたXアライメントに関しては、Zアライメントの意味も含まれているものとする。 As can be seen from FIGS. 12A to 12C, when the apparatus optical system 10 is moved in the Z-axis direction (left-right direction in the figure), the position of the corneal endothelial cell to be imaged is in the X-axis direction (up-down direction in the figure). ) That is, alignment in the X-axis direction is performed by adjusting the apparatus optical system 10 in the Z-axis direction. In S8 of FIG. 4, “X position deviation amount calculation” is described, but this is the same as “Z position deviation amount calculation”. Hereinafter, regarding X alignment using a corneal endothelium image, the meaning of Z alignment is assumed. Is also included.

図12の(d)は(a)の、(e)は(b)の、(f)は(c)の各々の位置で撮像された角膜内皮像、つまり、スリット画像Fである((d)〜(f)のF)。そして、S7における解析は、スリット画像Fから角膜内皮細胞の明領域の両端(図では左右端)の位置Xe0及びXe1を、例えばエッジ処理等を用いて検出して求め、その中心位置XPを算出する。そして、S8にて、スリット画像FのX方向の中心位置X0との差をX位置のずれ量ΔXとして求める。 (D) of FIG. 12 is a corneal endothelium image taken at each position of (a), (e) of (b), and (f) of (c), that is, a slit image F ((d ) To (f) F). In the analysis in S7, the positions Xe0 and Xe1 of both ends (left and right ends in the figure) of the bright area of the corneal endothelial cell are detected from the slit image F by using, for example, edge processing, and the center position XP is calculated. To do. In S8, the difference between the slit image F and the center position X0 in the X direction is obtained as a deviation amount ΔX of the X position.

S9では、S8で求めたX位置のずれ量ΔXが予め設定した値以下かどうかを判定する。X位置のずれ量ΔXが0か又は予め設定した値以下である場合は、現在のX位置は適切な位置(角膜内皮細胞のX方向の中心)であると判断し、次のS10のY位置のずれ量算出を行う。ここで、X位置のずれ量ΔXが予め設定した値より大きい場合は、S14で、X位置のずれ量ΔXから算出された距離分だけZ軸駆動機構116により、装置光学系10をZ軸方向に移動し、再度S6に戻り、撮影をし、X位置のずれ量ΔXが予め設定した値以下になるまで上記S7〜S9を繰り返す。 In S9, it is determined whether or not the deviation amount ΔX of the X position obtained in S8 is equal to or less than a preset value. If the X position deviation amount ΔX is 0 or less than a preset value, it is determined that the current X position is an appropriate position (the center of the corneal endothelial cell in the X direction), and the next Y position of S10 The amount of deviation is calculated. If the X position deviation amount ΔX is larger than a preset value, the apparatus optical system 10 is moved in the Z axis direction by the Z-axis drive mechanism 116 by the distance calculated from the X position deviation amount ΔX in S14. , Return to S6 again, take a picture, and repeat S7 to S9 until the X position deviation amount ΔX is equal to or less than a preset value.

S6〜S9のXアライメントが終了すると、S10で、Y位置のずれ量を算出する。 When the X alignment of S6 to S9 is completed, the displacement amount of the Y position is calculated in S10.

図13は、角膜内皮像を用いたYアライメント方法の一例を説明するための説明図である。(a)はY位置が図で下側にずれている場合の、(b)はY位置が図で上側にずれている場合の、そして、(c)はY位置が角膜内皮細胞のY軸中心(Y0)におけるスリット画像Fと、それぞれのスリット画像FのY軸に対する輝度値の値をプロットしたグラフを示す。Y0はスリット画像FのY軸中心、YPは輝度値のピークのY位置を示し、Y0とYPの差を算出してY位置のずれ量ΔYを求める。 FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an example of a Y alignment method using a corneal endothelium image. (A) when the Y position is shifted downward in the figure, (b) when the Y position is shifted upward in the figure, and (c) when the Y position is the Y axis of the corneal endothelial cell The graph which plotted the value of the luminance value with respect to the Y axis of each slit image F and the slit image F in the center (Y0) is shown. Y0 represents the center of the Y axis of the slit image F, YP represents the Y position of the peak of the luminance value, and the difference between Y0 and YP is calculated to obtain the Y position deviation amount ΔY.

S11でY位置のずれ量ΔYが0か又は予め設定した値以下の場合は、S6〜S11のXYアライメントが終了し、S12で撮影画像を記憶し、撮影を終了する。 If the displacement amount ΔY of the Y position is 0 or less than a preset value in S11, the XY alignment in S6 to S11 ends, the captured image is stored in S12, and the imaging ends.

S11でY位置のずれ量ΔYが予め設定した値より大きい場合は、S15で、Y位置のずれ量ΔYから算出された距離分だけY軸駆動機構114により、装置光学系10をY軸方向に移動し、S6に戻り、撮影をする。そして、上記のS6〜S9のXアライメントを再度行う。Xアライメントを再度行うのは、角膜内皮細胞は角膜上皮と同様曲率を持っているため、Y位置を移動すると、Z位置(X位置)がずれるからである。以上のように、S6〜S11のX及びYアライメントが終了すると、上記のように、S12で撮影画像を記憶し、撮像用光源40を消灯して、撮像を終了する。 If the displacement amount ΔY of the Y position is larger than the preset value in S11, the apparatus optical system 10 is moved in the Y-axis direction by the Y-axis drive mechanism 114 by the distance calculated from the displacement amount ΔY of the Y position in S15. Move, return to S6, and take a picture. And X alignment of said S6-S9 is performed again. The X alignment is performed again because the corneal endothelial cell has the same curvature as the corneal epithelium, so that the Z position (X position) is shifted when the Y position is moved. As described above, when the X and Y alignments in S6 to S11 are completed, the captured image is stored in S12 as described above, the imaging light source 40 is turned off, and imaging is terminated.

図13の(c)には(Y位置のずれ量)ΔY=0と図示してあるが、厳密にΔY=0である必要はなく、上記のように予め設定した値以下であればいい。また、図13に図示した輝度値のグラフは、撮影されたスリット画像Fの所定のX位置(スリット画像Fの左右方向)、例えばX位置の中心における輝度値の用いてもいいし、X方向に並ぶ画素値の総和を輝度値として用いてもよい。さらに言えば、X方向に並ぶ画素値の平均値であってもいいし、X方向の所定範囲の画素値の総和であってもいいし、その平均値であってもいい。つまり、Y位置における輝度値の分布が把握でき、そのピーク位置が求められるものであれば、どのような値を用いてもいい。 In FIG. 13C, (Y position deviation amount) ΔY = 0 is illustrated, but it is not strictly necessary that ΔY = 0, and may be equal to or less than a preset value as described above. In addition, the luminance value graph shown in FIG. 13 may use a luminance value at a predetermined X position (left and right direction of the slit image F) of the taken slit image F, for example, the center of the X position, or may be in the X direction. The sum total of the pixel values arranged in a line may be used as the luminance value. Further, it may be an average value of pixel values arranged in the X direction, a sum of pixel values in a predetermined range in the X direction, or an average value thereof. That is, any value can be used as long as the distribution of luminance values at the Y position can be grasped and the peak position can be obtained.

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。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited in any way by the specific description in the embodiment, and various changes, modifications, and modifications based on the knowledge of those skilled in the art. Needless to say, the present invention can be implemented in a mode with improvements and the like, and all such modes are included in the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施例ではXアライメント時には、スリット画像Fの中の角膜内皮細胞の明領域の両端エッジの位置Xe0及びXe1から明領域の中心位置XPを求めているが、両端エッジの位置Xe0及びXe1とスリット画像Fの両端位置からの差ΔX1(図12のスリット画像Fの左端位置とXe0の差)、ΔX2(図12のスリット画像Fの右端位置とXe1の差)を算出して、ΔX1とΔX2の差をΔXとして、Xアライメントを行ってもいい。 For example, in the above embodiment, during the X alignment, the center position XP of the bright region is obtained from the positions Xe0 and Xe1 of the bright edge of the corneal endothelial cell in the slit image F, but the positions Xe0 and Xe1 of the double edge are obtained. ΔX1 (difference between the left end position of the slit image F in FIG. 12 and Xe0) and ΔX2 (difference between the right end position of the slit image F in FIG. 12 and Xe1) from the both end positions of the slit image F are calculated as ΔX1 X alignment may be performed with the difference of ΔX2 as ΔX.

また、上記実施例ではYアライメント時には、Y軸方向(上下方向)の輝度値の分布を用いていたが、Y軸方向のコントラストの分布を用いてもいい。例えば、Y軸方向の所定の画素数(例えば10画素程度)の範囲で隣合う画素間の差の絶対値の合計値又は平均値を求めて、Y軸に対してプロットし、そのピーク値の位置とY軸中心の位置の差をΔYとして算出してもいい。 In the above embodiment, the luminance value distribution in the Y-axis direction (vertical direction) is used during Y alignment, but the contrast distribution in the Y-axis direction may be used. For example, a total value or an average value of differences between adjacent pixels in a range of a predetermined number of pixels in the Y-axis direction (for example, about 10 pixels) is obtained, plotted against the Y-axis, and the peak value The difference between the position and the position of the Y-axis center may be calculated as ΔY.

また、撮影したスリット画像Fに対して、所定の輝度値で2値化処理をし、所定の輝度値以上の領域の面積を算出して、Yアライメントを行うこともできる。この場合、面積が最大になるY位置にアライメントすることが考えられる。 Alternatively, the captured slit image F can be binarized with a predetermined luminance value, the area of a region having a predetermined luminance value or more can be calculated, and Y alignment can be performed. In this case, it is conceivable to perform alignment at the Y position where the area is maximized.

また、上記に示したいくつかのYアライメント方法を複合させて行うことも可能である。そのような場合、より厳密なYアライメントを行うことが可能である。 It is also possible to combine several Y alignment methods shown above. In such a case, it is possible to perform stricter Y alignment.

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 10: device optical system, 12: observation optical system, 14: imaging illumination optical system, 16: position detection optical system, 18: position detection illumination optical system, 20: imaging optical system, 28: CCD, 30: light source for observation, 40: imaging light source, 44: line sensor, 54: observation light source, 64: fixation target optical system, 66: alignment optical system, 74: fixation target light source, 82: alignment light source, 84: alignment detection optical system, 88: Alignment detection sensor

Claims (5)

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、スリット光束による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光電素子を備えた撮像光学系とを備え、それら照明光学系及び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て合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、
角膜内皮像が取得可能な位置で、連続して角膜内皮像を取得する取得手段と、
取得した角膜内皮像を個々に解析する解析手段と、
解析手段から得られた解析結果に基づいてX、Y座標の各々のずれ量を算出する算出手段と、
算出結果に基づいて、XYアライメントを行うアライメント手段とを備えたことを特徴とする角膜撮影装置。
An imaging optical system including an illumination optical system including an illumination light source that irradiates the slit light beam obliquely to the eye to be examined, and a photoelectric element that receives a reflected light beam from the cornea of the eye to be examined by the slit light beam and captures a corneal image A corneal imaging apparatus including a driving unit that moves the illumination optical system and the imaging optical system as a whole toward or away from the eye to be focused.
An acquisition means for continuously acquiring a corneal endothelium image at a position where the corneal endothelium image can be acquired;
An analysis means for individually analyzing the acquired corneal endothelium image,
Calculation means for calculating the amount of deviation of each of the X and Y coordinates based on the analysis result obtained from the analysis means;
A cornea photographing apparatus comprising: an alignment unit that performs XY alignment based on a calculation result.
X(Z)座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像(スリット画像)から角膜内皮細胞の両端エッジ位置を検出し、その検出結果から算出することを特徴とする請求項1に記載の角膜撮影装置。 2. The method of calculating a deviation amount of an X (Z) coordinate includes detecting both end edge positions of a corneal endothelial cell from an acquired corneal endothelium image (slit image), and calculating from the detection result. Cornea photographing device. Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)の輝度値の分布状態から算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。 The corneal imaging according to claim 1 or 2, wherein a calculation method of a deviation amount of the Y coordinate is calculated from a distribution state of luminance values in the Y coordinate direction (vertical direction of the eye to be examined) of the acquired corneal endothelium image. apparatus. Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像のY座標方向(被検眼の上下方向)のコントラスト値の分布状態から算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。 The corneal imaging according to claim 1 or 2, wherein a calculation method of a deviation amount of the Y coordinate is calculated from a distribution state of contrast values in the Y coordinate direction (up and down direction of the eye to be examined) of the acquired corneal endothelium image. apparatus. Y座標のずれ量の算出方法は、取得した角膜内皮像の輝度値が所定の値以上である領域の面積を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の角膜撮影装置。 The corneal imaging apparatus according to claim 1, wherein the Y coordinate shift amount calculation method calculates an area of a region where the luminance value of the acquired corneal endothelium image is a predetermined value or more.
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